KR101336744B1 - R­Fe­B RARE EARTH SINTERED MAGNET AND METHOD FOR PRODUCING SAME - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 R-Fe-B계 희토류(稀土類) 소결 자석의 제조 방법에서는, 먼저 경희토류 원소(RL:light rare earth element)(Nd 및 Pr의 적어도 1종)를 주된 희토류 원소(R:rare earth element)로 함유하는 R2Fe14B형 화합물 결정립을 주상(主相)으로 가지는 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체를 준비한다. 이어서, 소결 자석체의 표면에 중희토류 원소(RH:heavy rare earth element)(Dy, Ho 및 Tb으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종)를 공급하면서 소결 자석체를 가열하여 표면으로부터 중희토류 원소(RH)를 희토류 소결 자석체의 내부로 확산시킨다.In the method for producing an R-Fe-B rare earth sintered magnet according to the present invention, first, a light rare earth element (RL) (at least one of Nd and Pr) is used as a main rare earth element (R: An R-Fe-B-based rare earth sintered magnet body having a main phase of R 2 Fe 14 B compound crystal grains contained as a rare earth element is prepared. Subsequently, while heating the sintered magnet body while supplying a heavy rare earth element (RH) (at least one selected from the group consisting of Dy, Ho and Tb) to the surface of the sintered magnet body, ) Is diffused into the rare earth sintered magnet body.

Description

R­Fe­B계 희토류 소결 자석 및 그 제조 방법{R­Fe­B RARE EARTH SINTERED MAGNET AND METHOD FOR PRODUCING SAME}RFFE-based rare earth sintered magnet and manufacturing method thereof

본 발명은, R2Fe14B형 화합물 결정립(R은 희토류(稀土類) 원소)를 주상(主相)으로 가지는 R-Fe-B계 희토류 소결 자석 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 경희토류 원소(RL:light rare earth element)(Nd 및 Pr의 적어도 1종)를 주된 희토류 원소(R:rare earth element)로 함유하고, 또한 경희토류 원소(RL)의 일부가 중희토류 원소(RH:heavy rare earth element)(Dy, Ho 및 Tb으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종)로 치환되어 있는 R-Fe-B계 희토류 소결 자석 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an R-Fe-B-based rare earth sintered magnet having a R 2 Fe 14 B type compound crystal grain (R is a rare earth element) as a main phase, and a manufacturing method thereof. An element (RL: light rare earth element) (at least one of Nd and Pr) as a main rare earth element (R), and a part of the light rare earth element (RL) is a heavy rare earth element (RH: heavy). The present invention relates to an R-Fe-B rare earth sintered magnet substituted with a rare earth element (at least one selected from the group consisting of Dy, Ho, and Tb), and a manufacturing method thereof.

Nd2Fe14B형 화합물을 주상으로 하는 R-Fe-B계의 희토류 소결 자석은 영구자석 중에서 가장 고성능인 자석으로 알려져 있으며, 하드 디스크 드라이브의 보이스 코일 모터(VCM:Voice Coil Motor), 하이브리드 차량 탑재용 모터 등 각종 모터와 가전제품 등에 사용되고 있다. R-Fe-B계 희토류 소결 자석을 모터 등의 각종 장치에 사용할 경우, 고온에서의 사용 환경에 대응하기 위해, 내열성이 뛰어나고 높은 보자력(保磁力) 특성을 가질 것이 요구된다.R-Fe-B rare earth sintered magnets based on Nd 2 Fe 14 B-type compounds are known as the highest performing magnets among permanent magnets. Voice coil motors (VCMs) and hybrid vehicles of hard disk drives It is used in various motors such as mounting motors and home appliances. When the R-Fe-B-based rare earth sintered magnet is used in various devices such as a motor, it is required to have excellent heat resistance and high coercive force properties in order to cope with the use environment at high temperatures.

R-Fe-B계 희토류 소결 자석의 보자력을 향상시키는 수단으로서, 중희토류 원소(RH)를 원료로서 배합하고 용제(溶製)한 합금이 이용되고 있다. 이 방법에 따르면, 희토류 원소(R)로서 경희토류 원소(RL)를 함유하는 R2Fe14B상의 희토류 원소(R)가 중희토류 원소(RH)로 치환되기 때문에, R2Fe14B상의 결정 자기 이방성(結晶磁氣異方性)(보자력을 결정하는 본질적인 물리량)이 향상된다. 그러나, R2Fe14B상 중에 있어서의 경희토류 원소(RL)의 자기 모멘트는 Fe의 자기 모멘트와 동일한 방향인데 대해, 중희토류 원소(RH)의 자기 모멘트는 Fe의 자기 모멘트와 반대 방향이기 때문에, 경희토류 원소(RL)를 중희토류 원소(RH)로 치환할수록 잔류 자속 밀도(Br)가 저하되게 된다.As a means of improving the coercive force of the R-Fe-B rare earth sintered magnet, an alloy in which heavy rare earth element (RH) is mixed as a raw material and solvent is used. According to this method, since the rare earth element R of R 2 Fe 14 B which contains the light rare earth element (RL) as the rare earth element R is replaced with the heavy rare earth element (RH), the crystal of the R 2 Fe 14 B phase Magnetic anisotropy (an essential physical quantity that determines coercive force) is improved. However, the magnetic moment of the light rare earth element (RL) in the R 2 Fe 14 B phase is in the same direction as the magnetic moment of Fe, whereas the magnetic moment of the heavy rare earth element (RH) is in the opposite direction to the magnetic moment of Fe. The residual magnetic flux density (B r ) decreases as the light rare earth element (RL) is replaced with the heavy rare earth element (RH).

한편, 중희토류 원소(RH)는 희소 자원이기 때문에 그 사용량의 삭감이 요구되고 있다. 이와 같은 이유로 경희토류 원소(RL) 전체를 중희토류 원소(RH)로 치환하는 방법은 바람직하지 않다.On the other hand, heavy rare earth element (RH) is a scarce resource, and therefore the amount of its use is required to be reduced. For this reason, the method of replacing the light rare earth element (RL) entirely with the heavy rare earth element (RH) is not preferable.

비교적 적은 양의 중희토류 원소(RH)를 첨가함으로써 중희토류 원소(RH)에 의한 보자력 향상 효과를 발현시키기 위해, 중희토류 원소(RH)를 많이 포함하는 합금·화합물 등의 분말을 경희토류(RL)를 많이 포함하는 주상계 모합금 분말에 첨가하여 성형·소결시키는 것이 제안되어 있다. 이 방법에 따르면, 중희토류 원소(RH)가 R2Fe14B상의 입계 근방에 많이 분포하게 되기 때문에, 주상 외각부(外殼部)에 있어서의 R2Fe14B상의 결정 자기 이방성을 효율적으로 향상시키는 것이 가능해진다. R-Fe-B계 희토류 소결 자석의 보자력 발생 기구는 핵 생성형(nucleation type)이기 때문에, 주상 외각부(입계 근방)에 중희토류 원소(RH)가 많이 분포함으로써 결정립 전체의 결정 자기 이방성이 높아져 역자구(逆磁區)의 핵 생성이 방해되고, 그 결과 보자력이 향상된다. 또한, 보자력 향상에 기여하지 않는 결정립의 중심부에서는 중희토류 원소(RH)에 의한 치환이 일어나지 않기 때문에, 잔류 자속 밀도(Br)의 저하를 억제할 수도 있다.In order to express the coercive force improvement effect of the heavy rare earth element (RH) by adding a relatively small amount of the heavy rare earth element (RH), powders such as alloys and compounds containing a lot of the heavy rare earth element (RH) are added to the light rare earth (RL). It is proposed to add to a columnar master alloy powder containing a lot of) and to mold and sinter. According to this method, since the heavy rare earth element (RH) has to be much distributed in the grain boundary vicinity on the R 2 Fe 14 B, determined on the R 2 Fe 14 B in the circumferential outer portion (外殼部) effectively improves the magnetic anisotropy It becomes possible. Since the coercive force generating mechanism of the R-Fe-B-based rare earth sintered magnet is a nucleation type, a large amount of heavy rare earth elements (RH) are distributed in the columnar outer portion (near the grain boundaries), thereby increasing the crystal magnetic anisotropy of the whole grain. The nucleation of inverse magnetic spheres is disturbed, and as a result, the coercive force is improved. In addition, since the substitution by the heavy rare earth element (RH) does not occur in the center of the crystal grain which does not contribute to the improvement of the coercive force, the decrease in the residual magnetic flux density (B r ) can be suppressed.

그러나, 실제로 이 방법을 행해 보면 소결 공정(공업적 규모로 1000℃에서 1200℃에서 행해진다)에서 중희토류 원소(RH)의 확산 속도가 빨라지기 때문에 중희토류 원소(RH)가 결정립의 중심부에도 확산되는 결과, 원하는 조직 구조를 얻는 것이 용이하지 않다.In practice, however, this method accelerates the diffusion rate of the heavy rare earth element (RH) in the sintering process (which is performed at 1000 to 1200 ° C on an industrial scale), so that the heavy rare earth element (RH) also diffuses to the center of the crystal grain. As a result, it is not easy to obtain the desired tissue structure.

또한, R-Fe-B계 희토류 소결 자석의 다른 보자력 향상 수단으로서, 소결 자석 단계에서 중희토류 원소(RH)를 포함하는 금속, 합금, 화합물 등을 자석 표면에 피착시킨 후 열처리하여 확산시킴으로써, 잔류 자속 밀도를 그다지 저하시키지 않고 보자력을 회복 또는 향상시키는 것이 검토되고 있다(특허 문헌 1, 특허 문헌 2 및 특허 문헌 3).In addition, as another coercive force improvement means of the R-Fe-B-based rare earth sintered magnet, metal, alloy, compound, etc. containing heavy rare earth element (RH) are deposited on the magnet surface in the sintered magnet stage, and then remaining by heat treatment and diffusion. It has been studied to recover or improve the coercive force without significantly reducing the magnetic flux density (Patent Document 1, Patent Document 2 and Patent Document 3).

특허 문헌 1은, Ti, W, Pt, Au, Cr, Ni, Cu, Co, Al, Ta, Ag 중 적어도 1종을 1.0원자% ~ 50.0원자% 함유하고, 잔부 R′(R′은 Ce, La, Nd, Pr, Dy, Ho, Tb 중 적어도 1종)으로 이루어지는 합금 박막층을 소결 자석체의 피연삭 가공면에 형성하는 것을 개시하고 있다.Patent document 1 contains 1.0 atomic%-50.0 atomic% of at least 1 sort (s) of Ti, W, Pt, Au, Cr, Ni, Cu, Co, Al, Ta, Ag, and remainder R '(R' is Ce, The formation of the alloy thin film layer which consists of at least 1 sort (s) of La, Nd, Pr, Dy, Ho, Tb) in the to-be-grinded surface of a sintered magnet body is disclosed.

특허 문헌 2는, 소형 자석의 최표면에 노출되어 있는 결정 입자의 반경에 상당하는 깊이 이상으로 금속 원소(R)(이 R은 Y 및 Nd, Dy, Pr, Ho, Tb으로부터 선택되는 희토류 원소의 1종 또는 2종 이상)를 확산시키고, 이에 의해 가공 변질 손상부를 개질하여 (BH) max를 향상시키는 것을 개시하고 있다.Patent document 2 discloses a metal element (R) at a depth equal to or greater than the radius of crystal grains exposed to the outermost surface of a small magnet (where R is a rare earth element selected from Y and Nd, Dy, Pr, Ho, and Tb). (1 or 2 or more types) is disclosed to improve the (BH) max by spreading the modified altered damaged part.

특허 문헌 3은, 두께 2㎜ 이하의 자석의 표면에 희토류 원소를 주체로 하는 화학 기상 성장막을 형성하여 자석 특성을 회복시키는 것을 개시하고 있다.Patent document 3 discloses restoring magnet characteristics by forming a chemical vapor phase growth film mainly composed of rare earth elements on the surface of a magnet having a thickness of 2 mm or less.

특허 문헌 4는, R-Fe-B계 미소 소결 자석이나 분말의 보자력을 회복시키기 위해 희토류 원소의 수착법(收着法)을 개시하고 있다. 이 방법에서는, 수착 금속(Yb, Eu, Sm 등의 비점이 비교적 낮은 희토류 금속)을 R-Fe-B계 미소 소결 자석이나 분말과 혼합한 후 교반하면서 진공 중에서 균일하게 가열하기 위한 열처리가 행해진다. 이 열처리에 의해 희토류 금속이 자석 표면에 피착됨과 함께 내부로 확산된다. 또한, 특허 문헌 4에는 비점이 높은 희토류 금속(예를 들어 Dy)을 수착시키는 실시형태도 기재되어 있다. 이 Dy 등을 사용한 실시형태에서는 고주파 가열 방식에 의해 Dy 등을 선택적으로 고온으로 가열하고 있는데, 예를 들어 Dy의 비점은 2560℃이고, 비점 1193℃의 Yb을 800℃ ~ 850℃로 가열하고 있는 점이나, 통상적인 저항 가열로는 충분히 가열할 수 없다고 기재되어 있는 점으로부터, Dy은 적어도 1000℃를 넘는 온도로 가열하고 있는 것으로 생각된다. 또한, R-Fe-B계 미소 소결 자석이나 분말의 온도는 700℃ ~ 850℃로 유지하는 것이 바람직하다고 기재되어 있다.Patent document 4 discloses the sorption method of rare earth elements in order to recover the coercive force of an R-Fe-B type micro sintered magnet and powder. In this method, a heat treatment for uniformly heating in vacuum while mixing the sorbed metals (rare earth metals having relatively low boiling points such as Yb, Eu, Sm, etc.) with R-Fe-B-based micro-sintered magnets or powders is performed. . By this heat treatment, the rare earth metal is deposited on the magnet surface and diffuses inside. Patent Document 4 also describes an embodiment in which a rare-earth metal (for example, Dy) having a high boiling point is sorbed. In embodiment using this Dy etc., Dy etc. is selectively heated at high temperature by the high frequency heating method, For example, the boiling point of Dy is 2560 degreeC, and Yb of boiling point 1193 degreeC is heated to 800 degreeC-850 degreeC. It is considered that Dy is heated to a temperature exceeding at least 1000 ° C from the point and the point that it cannot be sufficiently heated by ordinary resistance heating. In addition, it is described that it is preferable to keep the temperature of R-Fe-B type micro sintered magnet and powder at 700 degreeC-850 degreeC.

특허 문헌 1:일본 특허 공개 소62-192566호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 62-192566

특허 문헌 2:일본 특허 공개 제2004-304038호 공보Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open No. 2004-304038

특허 문헌 3:일본 특허 공개 제2005-285859호 공보Patent Document 3: Japanese Patent Laid-Open No. 2005-285859

특허 문헌 4:일본 특허 공개 제2004-296973호 공보Patent Document 4: Japanese Patent Laid-Open No. 2004-296973

<발명이 해결하고자 하는 과제>[PROBLEMS TO BE SOLVED BY THE INVENTION]

특허 문헌 1, 특허 문헌 2 및 특허 문헌 3에 개시되어 있는 종래 기술은 모두 가공·열화된 소결 자석 표면의 회복을 목적으로 하고 있기 때문에, 표면으로부터 내부로 확산되는 금속 원소의 확산 범위는 소결 자석의 표면 근방으로 한정되어 있다. 따라서, 두께 3㎜ 이상의 자석에서는 보자력 향상 효과가 거의 얻어지지 않는다.Since the prior arts disclosed in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 all aim to recover the surface of a processed and deteriorated sintered magnet, the diffusion range of the metal element diffused from the surface into the inside is It is limited to the surface vicinity. Therefore, the coercive force improvement effect is hardly obtained with the magnet of thickness 3mm or more.

한편, 특허 문헌 4에 개시되어 있는 종래 기술에서는 Dy 등의 희토류 금속을 충분히 기화시키는 온도로 가열하여 성막을 행하고 있기 때문에, 자석 중의 확산 속도보다 성막 속도가 압도적으로 빨라 자석 표면상에 두꺼운 Dy막이 형성된다. 그 결과, 자석 표층 영역(표면으로부터 수십㎛ 깊이까지의 영역)에서는 Dy막과 소결 자석체의 계면에 있어서의 Dy 농도의 큰 농도 차이를 구동력으로 하여, Dy이 주상 중으로도 확산되는 것을 피하지 못하여 잔류 자속 밀도(Br)가 저하된다.On the other hand, in the prior art disclosed in Patent Document 4, since a film is formed by heating a rare earth metal such as Dy sufficiently to vaporize, a film formation rate is predominantly faster than the diffusion rate in the magnet, and a thick Dy film is formed on the magnet surface. do. As a result, in the magnet surface layer region (a region from the surface to several tens of micrometers in depth), a large concentration difference of the Dy concentration at the interface between the Dy film and the sintered magnet body is used as a driving force, so that Dy cannot be diffused even in the columnar phase. The residual magnetic flux density B r decreases.

또한, 특허 문헌 4의 방법에서는 성막 처리시에 장치 내부의 자석 이외의 부분(예를 들어, 진공 챔버의 내벽)에도 다량으로 희토류 금속이 퇴적되기 때문에, 귀중한 자원인 중희토류 원소의 자원 절약에 반하게 된다.In addition, in the method of Patent Document 4, since rare earth metals are deposited in portions other than the magnet inside the apparatus (for example, the inner wall of the vacuum chamber) during the film formation process, it is inverse to the resource saving of the heavy rare earth element which is a valuable resource. Done.

또한, Yb 등의 저비점 희토류 금속을 대상으로 한 실시형태에서는 확실히 개개의 R-Fe-B계 미소 자석의 보자력은 회복되지만, 확산 열처리시에 R-Fe-B계 자석과 수착 금속이 융착되거나 처리 후 서로를 분리하는 것이 곤란하여, 소결 자석체 표면에 미반응 수착 금속(RH)의 잔존을 사실상 피할 수 없다. 이는, 자석 성형체에 있어서의 자성 성분 비율을 감소시켜 자석 특성의 저감을 초래할 뿐만 아니라, 희토류 금속은 본래 매우 활성으로 산화되기 쉽기 때문에, 실용 환경에서 미반응 수착 금속이 부식의 기점이 되기 쉬워 바람직하지 않다. 또한, 혼합교반하기 위한 회전과 진공 열처리를 동시에 행할 필요가 있기 때문에, 내열성, 압력(기밀도)을 유지하면서 회전 기구를 조립한 특별한 장치가 필요하게 되어, 양산 제조시에 설비 투자나 품질 안정 제조의 관점에서 문제가 있다. 또한, 수착 원료로 분말을 사용한 경우에는 안전성 문제(발화나 인체에 대한 유해성)나 제작 공정이 복잡해져 비용 증가의 요인이 된다.In addition, in embodiments targeting low-boiling rare earth metals such as Yb, the coercive force of individual R-Fe-B-based micromagnets is surely recovered, but R-Fe-B-based magnets and sorbed metals are fused or treated during diffusion heat treatment. Since it is difficult to separate from each other afterwards, the remainder of the unreacted sorbent metal (RH) on the surface of the sintered magnet body is virtually unavoidable. This not only reduces the proportion of the magnetic component in the magnet molded body, which leads to a reduction in the magnetic properties, and since the rare earth metal is inherently very active and easily oxidized, the unreacted sorbent metal tends to be a starting point of corrosion in practical environments. not. In addition, since it is necessary to simultaneously perform rotation and vacuum heat treatment for mixing and stirring, a special device in which a rotating mechanism is assembled while maintaining heat resistance and pressure (density) is required. In view of the problem. In addition, when the powder is used as a sorption raw material, safety problems (ignition or harm to the human body) and manufacturing processes become complicated, which increases the cost.

또한, Dy을 포함한 고비점 희토류 금속을 대상으로 한 실시형태에서는 고주파에 의해 수착 원료와 자석의 쌍방을 가열하기 때문에, 희토류 금속만 충분한 온도로 가열하여 자석을 자기 특성에 영향을 미치지 않을 정도의 저온으로 유지하는 것이 용이하지 않아, 자석은 유도가열되기 어려운 분말 상태나 극미소한 것으로 한정된다.In addition, in the embodiment of the high boiling point rare earth metal including Dy, both the sorption raw material and the magnet are heated by high frequency, so that only the rare earth metal is heated to a sufficient temperature so that the magnet does not affect the magnetic properties. It is not easy to maintain the magnet, and the magnet is limited to a powder state or a very small one which is difficult to induction heating.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은 적은 양의 중희토류 원소(RH)를 효율적으로 활용하여, 자석이 비교적 두껍더라도 자석 전체에 걸쳐 주상 결정립의 외각부에 중희토류 원소(RH)를 확산시킨 R-Fe-B계 희토류 소결 자석을 제공하는 것에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to efficiently utilize a small amount of heavy rare earth elements (RH), even if the magnet is relatively thick, heavy rare earth elements (RH) in the outer portion of the columnar crystal grains throughout the magnet It is to provide a R-Fe-B-based rare earth sintered magnet diffused).

<과제를 해결하기 위한 수단>MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS [

본 발명에 따른 R-Fe-B계 희토류 소결 자석의 제조 방법은, 경희토류 원소(RL)(Nd 및 Pr의 적어도 1종)를 주된 희토류 원소(R)로 함유하는 R2Fe14B형 화합물 결정립을 주상(主相)으로 가지는 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체를 준비하는 공정 (a)와, 중희토류 원소(RH)(Dy, Ho 및 Tb으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종)를 함유하는 벌크체를 상기 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체와 함께 처리실 내에 배치하는 공정 (b)와, 상기 벌크체 및 상기 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체를 700℃ 이상 1000℃ 이하로 가열함으로써, 상기 벌크체로부터 중희토류 원소(RH)를 상기 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체의 표면에 공급하면서 상기 중희토류 원소(RH)를 상기 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체의 내부로 확산시키는 공정 (c)를 포함한다.R-Fe-B-based rare earth sintered magnet manufacturing method according to the present invention, R 2 Fe 14 B-type compound containing a light rare earth element (RL) (at least one of Nd and Pr) as the main rare earth element (R) Step (a) of preparing an R-Fe-B rare earth sintered magnet body having crystal grains as a main phase, and heavy rare earth elements (RH) (at least one selected from the group consisting of Dy, Ho and Tb) (B) arranging the containing bulk body together with the R-Fe-B-based rare earth sintered magnet body in the process chamber, and the bulk body and the R-Fe-B-based rare earth sintered magnet body between 700 ° C and 1000 ° C. The heavy rare earth element (RH) is supplied to the R-Fe-B based rare earth sintered magnet body while the heavy rare earth element (RH) is supplied from the bulk to the surface of the R-Fe-B based rare earth sintered magnet body. It includes the step (c) to diffuse into the interior.

바람직한 실시형태에 있어서, 상기 공정 (c)에 있어서, 상기 벌크체와 상기 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체는 접촉하지 않고 상기 처리실 내에 배치되고, 또한 그 평균 간격을 0.1㎜ 이상 300㎜ 이하 범위 내로 설정한다.In a preferred embodiment, in the step (c), the bulk body and the R-Fe-B rare earth sintered magnet body are disposed in the processing chamber without contact, and the average interval is 0.1 mm or more and 300 mm or less. Set within the range.

바람직한 실시형태에 있어서, 상기 공정 (c)에 있어서, 상기 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체의 온도와 상기 벌크체 온도의 온도차가 20℃ 이내이다.In a preferred embodiment, in the step (c), the temperature difference between the temperature of the R-Fe-B rare earth sintered magnet body and the bulk body temperature is within 20 ° C.

바람직한 실시형태에 있어서, 상기 공정 (c)에 있어서, 상기 처리실 내의 분위기 가스의 압력을 10-5Pa ~ 500Pa 범위 내로 조정한다.In a preferred embodiment, in the step (c), the pressure of the atmosphere gas in the processing chamber is adjusted within the range of 10 -5 Pa to 500 Pa.

바람직한 실시형태에 있어서, 상기 공정 (c)에 있어서, 상기 벌크체 및 상기 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체의 온도를 700℃ 이상 1000℃ 이하 범위 내로 10분 ~ 600분 유지한다.In preferable embodiment, in the said process (c), the temperature of the said bulk body and the said R-Fe-B system rare earth sintered magnet body is hold | maintained for 10 to 600 minutes within the range of 700 degreeC or more and 1000 degrees C or less.

바람직한 실시형태에 있어서, 상기 소결 자석체는 0.1질량% 이상 5.0질량% 이하의 중희토류 원소(RH)(Dy, Ho 및 Tb으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종)를 함유한다.In a preferred embodiment, the sintered magnet body contains 0.1% by mass or more and 5.0% by mass or less of heavy rare earth element (RH) (at least one selected from the group consisting of Dy, Ho, and Tb).

바람직한 실시형태에 있어서, 상기 소결 자석체는 중희토류 원소(RH)의 함유량이 1.5질량% 이상 3.5질량% 이하이다.In a preferred embodiment, the sintered magnet body has a content of heavy rare earth element (RH) of 1.5% by mass or more and 3.5% by mass or less.

바람직한 실시형태에 있어서, 상기 벌크체는 중희토류 원소(RH) 및 원소 X(Nd, Pr, La, Ce, Al, Zn, Sn, Cu, Co, Fe, Ag 및 In으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종)의 합금을 함유하고 있다.In a preferred embodiment, the bulk is at least one selected from the group consisting of heavy rare earth elements (RH) and elements X (Nd, Pr, La, Ce, Al, Zn, Sn, Cu, Co, Fe, Ag and In). Species) alloys.

바람직한 실시형태에 있어서, 상기 원소 X는 Nd 및/또는 Pr이다.In a preferred embodiment, the element X is Nd and / or Pr.

바람직한 실시형태에 있어서, 상기 공정 (c) 이후에 상기 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체에 대한 추가 열처리를 가하는 공정을 포함한다.In a preferred embodiment, after the step (c), a step of applying an additional heat treatment to the R-Fe-B-based rare earth sintered magnet body is included.

본 발명에 따른 다른 R-Fe-B계 희토류 소결 자석의 제조 방법은, 경희토류 원소(RL)(Nd 및 Pr의 적어도 1종)를 주된 희토류 원소(R)로 함유하는 R-Fe-B계 희토류 자석 분말의 성형체를 중희토류 원소(RH)(Dy, Ho 및 Tb으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종)를 함유하는 벌크체에 대향시켜 처리실 내에 배치하는 공정 (A)와, 상기 처리실 내에서 소결을 행함으로써 R2Fe14B형 화합물 결정립을 주상으로 가지는 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체를 제작하는 공정 (B)와, 상기 처리실 내에서 상기 벌크체 및 상기 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체를 가열함으로써, 상기 벌크체로부터 중희토류 원소(RH)를 상기 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체의 표면에 공급하면서 상기 중희토류 원소(RH)를 상기 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체 내부로 확산시키는 공정 (C)를 포함한다.Another R-Fe-B-based rare earth sintered magnet manufacturing method according to the present invention is an R-Fe-B system containing light rare earth element (RL) (at least one of Nd and Pr) as the main rare earth element (R). (A) arranging a molded object of the rare earth magnet powder in a processing chamber by opposing a bulk body containing a heavy rare earth element (RH) (at least one selected from the group consisting of Dy, Ho and Tb) and sintering in the processing chamber. (B) to produce a R-Fe-B rare earth sintered magnet body having a R 2 Fe 14 B compound crystal grain as a main phase by performing the above step; and the bulk body and the R-Fe-B rare earth in the processing chamber. By heating the sintered magnet body, the heavy rare earth element (RH) is supplied to the surface of the R-Fe-B-based rare earth sintered magnet body from the bulk body while the heavy rare earth element (RH) is supplied to the R-Fe-B-based rare earth. The process (C) which diffuses into a sintered magnet body is included.

바람직한 실시형태에 있어서, 상기 공정 (B)는 상기 처리실 내의 진공도를 1Pa ~ 105Pa, 상기 처리실 내의 분위기 온도를 1000℃ ~ 1200℃로 하여 30분 ~ 600분간 소결을 행한다.In a preferred embodiment, the step (B) is sintered for 30 minutes to 600 minutes with a vacuum degree in the processing chamber of 1 Pa to 10 5 Pa and an ambient temperature of 1000 ° C to 1200 ° C in the processing chamber.

바람직한 실시형태에 있어서, 상기 공정 (C)는 상기 처리실 내의 진공도를 1×10-5Pa ~ 1Pa, 상기 처리실 내의 분위기 온도를 800℃ ~ 950℃로 하여 10분 ~ 600분간의 가열 처리를 행한다.In preferable embodiment, the said process (C) heat-process for 10 minutes-600 minutes, with the vacuum degree in the said processing chamber as 1x10 <-5> Pa-1Pa, and the atmospheric temperature in the said processing chamber as 800 degreeC-950 degreeC.

바람직한 실시형태에 있어서, 상기 공정 (B) 이후에 상기 처리실 내의 분위기 온도가 950℃ 이하에 달한 후, 상기 처리실 내의 진공도를 1×10-5Pa ~ 1Pa로 조정하는 공정(B′)을 포함한다.In a preferable embodiment, after the said process (B), after the atmospheric temperature in a said process chamber reaches 950 degreeC or less, the process (B ') of adjusting the vacuum degree in the said process chamber to 1 * 10 <-5> Pa ~ 1Pa is included. .

바람직한 실시형태에 있어서, 상기 공정 (B) 이후에 상기 처리실 내의 진공도를 1×10-5Pa ~ 1Pa, 상기 처리실 내의 분위기 온도를 1000℃ ~ 1200℃로 하여 30분 ~ 300분간 가열 처리를 행하고, 그 후 상기 처리실 내 분위기 온도를 950℃ 이하로 하는 공정(B″)을 더 포함한다.In a preferred embodiment, after the step (B), heat treatment is performed for 30 minutes to 300 minutes with the vacuum degree in the processing chamber of 1 × 10 -5 Pa to 1Pa and the atmospheric temperature of the processing chamber to 1000 ° C to 1200 ° C, Thereafter, the method further includes a step (B ″) of setting the ambient temperature in the processing chamber to 950 ° C. or less.

본 발명에 따른 R-Fe-B계 희토류 소결 자석은 상기한 임의의 제조 방법에 의해 제조되며, 경희토류 원소(RL)(Nd 및 Pr의 적어도 1종)를 주된 희토류 원소(R)로 함유하는 R2Fe14B형 화합물 결정립을 주상으로 가지는 R-Fe-B계 희토류 소결 자석으로서, 표면으로부터 입계 확산에 의해 내부로 도입된 중희토류 원소(RH)(Dy, Ho 및 Tb으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종)를 함유하고, 상기 표면으로부터 깊이 100㎛까지의 표층 영역에서, 상기 R2Fe14B형 화합물 결정립의 중앙부에 있어서의 중희토류 원소(RH)의 농도와, 상기 R2Fe14B형 화합물 결정립의 입계상(粒界相)에 있어서의 중희토류 원소(RH) 농도 사이에 1원자% 이상의 차이가 발생하고 있다. The R-Fe-B-based rare earth sintered magnet according to the present invention is manufactured by any of the above-described manufacturing methods, and contains light rare earth element (RL) (at least one of Nd and Pr) as the main rare earth element (R). An R-Fe-B rare earth sintered magnet having a R 2 Fe 14 B type crystal grain as a main phase, and selected from the group consisting of heavy rare earth elements (RH) (Dy, Ho and Tb) introduced into the surface by grain boundary diffusion. And a concentration of heavy rare earth elements (RH) in the central portion of the R 2 Fe 14 B-type compound crystal grain in the surface layer region from the surface to a depth of 100 μm, and the R 2 Fe 14 B A difference of 1 atomic% or more occurs between heavy rare earth element (RH) concentrations in the grain boundary phase of the type compound crystal grains.

<발명의 효과>EFFECTS OF THE INVENTION [

본 발명에서는, 중희토류 원소(RH)(Dy, Ho 및 Tb으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종)의 입계 확산을 행함으로써, 소결 자석체 내부의 깊은 위치까지 중희토류 원소(RH)를 공급하고, 주상 외각부에서 경희토류 원소(RL)를 효율적으로 중희토류 원소(RH)로 치환할 수 있다. 그 결과, 잔류 자속 밀도(Br)의 저하를 억제하면서 보자력(HcJ)을 상승시키는 것이 가능해진다.In the present invention, by performing grain boundary diffusion of the heavy rare earth element (RH) (at least one selected from the group consisting of Dy, Ho and Tb), the heavy rare earth element (RH) is supplied to a deep position inside the sintered magnet body, The light rare earth element (RL) can be efficiently replaced with the heavy rare earth element (RH) at the columnar outer portion. As a result, it becomes possible to raise coercive force H cJ while suppressing the fall of residual magnetic flux density B r .

도 1은 본 발명에 따른 R-Fe-B계 희토류 소결 자석의 제조 방법에 적합하게 이용되는 처리 용기의 구성과, 처리 용기 내에 있어서의 RH 벌크체와 소결 자석체의 배치 관계의 일예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The example of the structure of the processing container used suitably for the manufacturing method of the R-Fe-B system rare earth sintered magnet which concerns on this invention, and the example of the arrangement relationship of the RH bulk body and the sintered magnet body in a processing container are typical. It is sectional drawing shown.

도 2는 본 발명의 소결·확산 공정에 있어서의 처리실 내의 분위기 온도 및 분위기 가스 압력의 시간 변화를 나타내는 그래프이다. 그래프 중의 일점 쇄선이 분위기 가스 압력을 나타내고, 실선이 분위기 온도를 나타내고 있다.It is a graph which shows the time change of the atmospheric temperature and atmospheric gas pressure in a process chamber in the sintering and diffusion process of this invention. The dashed-dotted line in a graph has shown atmospheric gas pressure, and the solid line has shown atmospheric temperature.

도 3은 본 발명의 소결·확산 공정에 있어서의 처리실 내의 분위기 온도 및 분위기 가스 압력의 다른 시간 변화를 나타내는 그래프이다. 그래프 중의 일점 쇄선이 분위기 가스 압력을 나타내고, 실선이 분위기 온도를 나타내고 있다.It is a graph which shows the other time change of the atmospheric temperature and atmospheric gas pressure in a process chamber in the sintering and diffusion process of this invention. The dashed-dotted line in a graph has shown atmospheric gas pressure, and the solid line has shown atmospheric temperature.

도 4는 본 발명의 실시예인 샘플 2에 대해 얻어진 단면 EPMA 분석 결과를 나타내는 사진으로, (a), (b), (c) 및 (d)는 각각 BEI(반사 전자선 이미지), Nd, Fe 및 Dy의 분포를 나타내는 맵핑 사진이다.4 is a photograph showing the results of the cross-sectional EPMA analysis obtained for Sample 2, which is an embodiment of the present invention, wherein (a), (b), (c) and (d) are BEI (reflected electron beam image), Nd, Fe and It is a mapping photograph showing the distribution of Dy.

도 5는 본 발명의 실시예인 샘플 4에 대해 얻어진 단면 EPMA 분석 결과를 나타내는 사진으로, (a), (b), (c) 및 (d)는 각각 BEI(반사 전자선 이미지), Nd, Fe 및 Dy의 분포를 나타내는 맵핑 사진이다.5 is a photograph showing the cross-sectional EPMA analysis results obtained for Sample 4, which is an example of the present invention, wherein (a), (b), (c) and (d) are BEI (reflected electron beam image), Nd, Fe and It is a mapping photograph showing the distribution of Dy.

도 6은 본 발명의 실시예인 샘플 2 및 샘플 3에 대해, 주상 중앙부 및 입계 3중점에 있어서의 Dy 농도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.It is a graph which shows the result of having measured the Dy density | concentration in columnar center part and a grain boundary triple point about the sample 2 and the sample 3 which are Examples of this invention.

도 7은 본 발명의 실시예인 샘플 4 및 샘플 5에 대해, 주상 중앙부 및 입계 3중점에 있어서의 Dy 농도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.It is a graph which shows the result of having measured Dy density | concentration in columnar center part and a grain boundary triple point about the sample 4 and the sample 5 which are the Example of this invention.

도 8의 (a)는 잔류 자속 밀도(Br)와 처리 온도의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 8의 (b)는 보자력(HcJ)과 처리 온도의 관계를 나타내는 그래프이다.FIG. 8A is a graph showing the relationship between the residual magnetic flux density B r and the treatment temperature, and FIG. 8B is a graph showing the relationship between the coercive force H cJ and the treatment temperature.

도 9의 (a)는 잔류 자속 밀도(Br)와 처리 시간의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 9의 (b)는 보자력(HcJ)과 처리 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.FIG. 9A is a graph showing the relationship between the residual magnetic flux density B r and the processing time, and FIG. 9B is a graph showing the relationship between the coercive force H cJ and the processing time.

도 10의 (a)는 잔류 자속 밀도(Br)와 분위기 압력의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 10의 (b)는 보자력(HcJ)과 분위기 압력의 관계를 나타내는 그래프이다.FIG. 10A is a graph showing the relationship between the residual magnetic flux density B r and the atmospheric pressure, and FIG. 10B is a graph showing the relationship between the coercive force H cJ and the atmospheric pressure.

도 11은 본 발명의 실시예에서 사용한 Mo팩 내의 배치를 나타내는 단면도이다.11 is a cross-sectional view showing the arrangement in the Mo-pack used in the embodiment of the present invention.

도 12는 열처리 후의 Mo팩 내벽의 외관 관찰 결과를 나타내는 사진이다.It is a photograph which shows the external appearance observation result of the Mo pack inner wall after heat processing.

도 13은 본 발명의 실시예에서 사용한 Mo팩 내의 배치를 나타내는 단면도이다.It is sectional drawing which shows the arrangement | positioning in the Mo pack used by the Example of this invention.

도 14는 본 발명의 실시예에 있어서의 Dy판과 소결 자석체의 배치 관계를 나타내는 도면이다. It is a figure which shows the arrangement relationship of the Dy board and sintered magnet body in the Example of this invention.

도 15는 자석체에서 Dy판까지의 거리와 자석 특성의 관계를 나타내는 그래프이다.15 is a graph showing the relationship between the distance from the magnet body to the Dy plate and the magnet characteristics.

도 16은 Dy판과 소결 자석체의 배치 관계를 나타내는 단면도이다.It is sectional drawing which shows the arrangement relationship of a Dy board and a sintered magnet body.

도 17은 Dy판의 배치와 자석 특성의 관계를 나타내는 그래프이다.17 is a graph showing the relationship between the arrangement of the Dy plates and the magnet characteristics.

도 18은 Dy판을 소결 자석체 아래에만 배치했을 때의 열처리 후의 소결 자석체 표면의 EPMA 분석 결과를 나타내는 사진으로, 도 18의 (a)는 소결 자석체의 상면 중앙부에 있어서의 분석 결과를 나타내는 사진이고, 도 18의 (b)는 소결 자석체의 하면 중앙부에 있어서의 분석 결과를 나타내는 사진이다.FIG. 18 is a photograph showing an EPMA analysis result of the surface of the sintered magnet body after heat treatment when the Dy plate is disposed only under the sintered magnet body, and FIG. 18A shows the analysis result at the center of the upper surface of the sintered magnet body. It is a photograph and FIG. 18 (b) is a photograph which shows the analysis result in the center part of the lower surface of a sintered magnet body.

도 19는 실시예 7을 나타내는 사진이다.19 is a photograph showing Example 7. FIG.

도 20은 실시예 8의 제조에 이용된 처리 용기 내에서의 Dy-X 합금판과 소결 자석체의 배치 관계를 나타내는 단면도이다.20 is a cross-sectional view showing the arrangement relationship between the Dy-X alloy plate and the sintered magnet body in the processing container used for the manufacture of Example 8. FIG.

도 21의 (a), (b) 및 (c)는, 각각, 본 발명의 제조 방법으로 제작된 자석의 샘플에 대해, 잔류 자속 밀도(Br), 보자력(HcJ) 및 각형비(Hk/HcJ)를 나타내는 그래프이다.(A), (b), and (c) of FIG. 21 show the residual magnetic flux density (B r ), the coercive force (H cJ ), and the square ratio (H), respectively, for the samples of the magnets produced by the manufacturing method of the present invention. k / H cJ ).

도 22의 (a)는 소결 자석체와 Dy판의 배치 관계를 나타내는 도면이고, 도 22의 (b)는 소결 자석체의 결정 방위를 나타내는 도면이다.(A) is a figure which shows the arrangement relationship of a sintered magnet body and a Dy board, and FIG. 22 (b) is a figure which shows the crystal orientation of a sintered magnet body.

도 23의 (a)는 실시예 9에 대해 측정된 잔류 자속 밀도(Br)를 나타내는 그래프이고, 도 23의 (b)는 실시예 9에 대해 측정된 보자력(HcJ)을 나타내는 그래프이다.FIG. 23A is a graph showing residual magnetic flux density B r measured for Example 9, and FIG. 23B is a graph showing coercive force H cJ measured for Example 9. FIG.

도 24는 실시예 9에 대해 얻어진 보자력(HcJ)과 연삭량의 관계를 나타내는 그래프이다. 24 is a graph showing a relationship between the coercive force H cJ and the amount of grinding obtained in Example 9. FIG.

도 25의 (a) 및 도 25의 (b)는, 실시예 10에 대해 소결 자석체 표면의 어느 부분을 Nb박으로 덮었는지를 나타내는 사시도이다.25 (a) and 25 (b) are perspective views showing which part of the surface of the sintered magnet body is covered with Nb foil in Example 10. FIG.

도 26의 (a)는 조성 L ~ 조성 P에 대해 B-H 트레이서로 측정한 보자력 변화량(ΔHcJ)을 나타내는 그래프이고, 도 26의 (b)는 이것들의 잔류 자속 밀도 변화량(ΔBr)을 나타내는 그래프이다.(A) is a graph showing a coercive force variation amount (ΔH cJ) measured with a BH tracer for composition L ~ Composition P, (b) of FIG. 26 in Fig. 26 is a graph showing these in the residual magnetic flux density change (ΔB r) to be.

도 27의 (a)는 12개의 샘플에 관한 잔류 자속 밀도(Br)의 측정값을 나타내는 그래프이고, 도 27의 (b)는 동 샘플에 관한 보자력(HcJ)의 측정값을 나타내는 그래 프이다.(A) is a graph which shows the measured value of the residual magnetic flux density (B r ) about 12 samples, and FIG. 27 (b) is a graph which shows the measured value of the coercive force (H cJ ) regarding the sample. to be.

[부호의 설명][Description of Symbols]

2…소결 자석체2… Sintered magnet body

4…RH 벌크체4… RH bulk body

6…처리실6... Treatment room

8…Nb제의 망8… Nb net

본 발명의 R-Fe-B계 희토류 소결 자석은 소결체의 표면으로부터 입계 확산에 의해 내부로 도입된 중희토류 원소(RH)를 함유하고 있다. 여기서, 중희토류 원소(RH)는 Dy, Ho 및 Tb으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종이다.The R-Fe-B-based rare earth sintered magnet of the present invention contains heavy rare earth element (RH) introduced into it by grain boundary diffusion from the surface of the sintered compact. Here, the heavy rare earth element (RH) is at least one kind selected from the group consisting of Dy, Ho and Tb.

본 발명의 R-Fe-B계 희토류 소결 자석은 중희토류 벌크체(RH 벌크체)로부터 중희토류 원소(RH)를 소결 자석체 표면에 공급하면서 중희토류 원소(RH)를 소결체의 표면에서 내부로 확산시킴으로써 적합하게 제조된다.The R-Fe-B rare earth sintered magnet of the present invention supplies heavy rare earth elements (RH) from the surface of the sintered body to the inside of the sintered magnet body while supplying the heavy rare earth elements (RH) from the heavy rare earth bulk (RH bulk) to the surface of the sintered magnet body. It is suitably manufactured by diffusing.

본 발명의 제조 방법에서는, 기화(승화)되기 어려운 중희토류 원소(RH)의 벌크체 및 희토류 소결 자석체를 700℃ 이상 1000℃ 이하로 가열함으로써, RH 벌크체의 기화(승화)를 RH막의 성장 속도가 RH의 자석 내부로의 확산 속도보다 극도로 빨라지지 않을 정도로 억제하면서 소결 자석체의 표면에 날아온 중희토류 원소(RH)를 신속하게 자석체 내부로 확산시킨다. 700℃ 이상 1000℃ 이하의 온도 범위는 중희토류 원소(RH)의 기화(승화)가 거의 발생하지 않는 온도이지만, R-Fe-B계 희토류 소결 자석에 있어서의 희토류 원소의 확산이 활발하게 발생하는 온도이기도 하다. 따라서, 자석체 표면에 날아온 중희토류 원소(RH)가 자석체 표면에 막을 형성하는 것보다 우선적으로 자석체 내부로의 입계 확산을 촉진시키는 것이 가능해진다.In the manufacturing method of this invention, vaporization (sublimation) of RH bulk body is made to grow RH film | membrane by heating the bulk body of the rare rare earth element (RH) and the rare earth sintered magnet body which are hard to vaporize (sublimate) to 700 degreeC or more and 1000 degrees C or less. The heavy rare earth element (RH) that has flown to the surface of the sintered magnet body is rapidly diffused into the magnet body while the speed is suppressed so as not to be extremely faster than the diffusion speed of the RH into the magnet. The temperature range of 700 ° C or more and 1000 ° C or less is a temperature at which vaporization (sublimation) of the heavy rare earth element (RH) hardly occurs, but active diffusion of rare earth elements in the R-Fe-B rare earth sintered magnet occurs. It is also a temperature. Therefore, the heavy rare earth element (RH) that has flown on the surface of the magnet body preferentially promotes the diffusion of grain boundaries into the magnet body rather than forming a film on the surface of the magnet body.

한편, 본 명세서에서는, 중희토류 벌크체(RH 벌크체)로부터 중희토류 RH를 소결 자석체 표면에 공급하면서 중희토류 RH를 소결 자석체의 표면에서 내부로 확산시키는 것을 간단히 ‘증착·확산’이라고 칭하는 경우가 있다. 본 발명에 따르면, 소결 자석체 표면의 근방에 위치하는 주상의 내부에 중희토류 원소(RH)가 확산되어 가는 속도(레이트)보다 빠른 속도로 중희토류 원소(RH)가 자석 내부로 확산·침투되어 가게 된다.In the present specification, the diffusion of heavy rare earth RH from the surface of the sintered magnet body to the inside while supplying the heavy rare earth RH from the heavy rare earth bulk body (RH bulk body) to the surface of the sintered magnet body is referred to simply as 'deposition and diffusion'. There is a case. According to the present invention, the heavy rare earth element (RH) diffuses and penetrates into the magnet at a speed higher than the rate (rate) at which the rare earth element (RH) diffuses into the main phase located near the surface of the sintered magnet body. I will go.

종래, Dy 등의 중희토류 원소(RH)의 기화(승화)에는 1000℃를 넘는 고온으로 가열하는 것이 필요하다고 생각되었고, 700℃ 이상 1000℃ 이하의 가열에서는 자석체 표면에 Dy을 석출시키는 것은 무리라고 생각되었다. 그러나, 본 발명자의 실험에 따르면, 종래의 예측에 반해 700℃ 이상 1000℃ 이하에서도 대향배치된 희토류 자석에 중희토류 원소(RH)를 공급하고 확산시키는 것이 가능함을 알 수 있다.Conventionally, it has been thought that heating to a high temperature of more than 1000 ° C. is required for vaporization (sublimation) of heavy rare earth elements (RH) such as Dy, and it is unreasonable to deposit Dy on the surface of the magnet body when heating is 700 ° C. or more and 1000 ° C. or less. I thought. However, according to the experiments of the present inventors, it can be seen that contrary to the conventional prediction, it is possible to supply and diffuse the heavy rare earth element (RH) to the rare earth magnets arranged oppositely even at 700 ° C or more and 1000 ° C or less.

중희토류 원소(RH)의 막(RH막)을 소결 자석체의 표면에 형성한 후 열처리에 의해 소결 자석체의 내부로 확산시키는 종래 기술에서는, RH막과 접하는 표층 영역에서 ‘입자내 확산’이 현저하게 진행되어 자석 특성이 열화되어 버린다. 이에 대해, 본 발명에서는 RH막의 성장 레이트를 낮게 억제한 상태에서 중희토류 원소(RH)를 소결 자석체의 표면에 공급하면서 소결 자석체의 온도를 확산에 적합한 레벨로 유지하기 때문에, 자석체 표면에 날아온 중희토류 원소(RH)가 입계 확산에 의해 신속하게 소결 자석체 내부로 침투해 간다. 따라서, 표층 영역에서도 ‘입자내 확산 ’보다 우선적으로 ‘입계 확산’이 발생하여, 잔류 자속 밀도(Br)의 저하를 억제하고 보자력(HcJ)을 효과적으로 향상시키는 것이 가능해진다.In the conventional technique in which a heavy rare earth element (RH) film (RH film) is formed on the surface of a sintered magnet body and then diffused into the sintered magnet body by heat treatment, 'diffusion in particles' is formed in the surface layer region in contact with the RH film. It progresses remarkably and the magnet characteristic deteriorates. In contrast, the present invention maintains the temperature of the sintered magnet body at a level suitable for diffusion while supplying the heavy rare earth element (RH) to the surface of the sintered magnet body while keeping the growth rate of the RH film low. The heavy rare earth element (RH) that has flown quickly penetrates into the sintered magnet body by grain boundary diffusion. Therefore, in the surface layer region, 'grain diffusion' occurs more preferentially than 'in-particle diffusion', so that it is possible to suppress a decrease in the residual magnetic flux density B r and to effectively improve the coercive force H cJ .

R-Fe-B계 희토류 소결 자석의 보자력 발생 기구는 핵 생성형이기 때문에 주상 외각부에 있어서의 결정 자기 이방성이 높아지면 주상에 있어서의 입계상 근방에서 역자구의 핵 생성이 억제되는 결과, 주상 전체의 보자력(HcJ)이 효과적으로 향상된다. 본 발명에서는, 소결 자석체의 표면에 가까운 영역뿐만 아니라 자석 표면으로부터 먼 영역에서도 중희토류 치환층을 주상 외각부에 형성할 수 있기 때문에, 자석 전체에 걸쳐 결정 자기 이방성이 높아져 자석 전체의 보자력(HcJ)이 충분히 향상되게 된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 소비되는 중희토류 원소(RH)의 양이 적더라도 소결체의 내부까지 중희토류 원소(RH)를 확산·침투시키는 것이 가능하고, 주상 외각부에서 효율적으로 중희토류 원소(RH)가 농축된 층을 형성함으로써, 잔류 자속 밀도(Br)의 저하를 억제하면서 보자력(HcJ)을 향상시키는 것이 가능해진다.Since the coercive force generating mechanism of the R-Fe-B-based rare earth sintered magnet is a nucleation type, when the crystal magnetic anisotropy in the columnar outer portion increases, the nucleation of the inverted sphere is suppressed in the vicinity of the grain boundary phase in the columnar phase. The coercive force of H cJ is effectively improved. In the present invention, since the heavy rare earth substitution layer can be formed in the columnar outer portion not only in the region close to the surface of the sintered magnet body but also in the region far from the magnet surface, the crystal magnetic anisotropy is increased throughout the magnet, and the coercive force (H) of the whole magnet is increased. cJ ) is sufficiently improved. Therefore, according to the present invention, even if the amount of heavy rare earth elements (RH) consumed is small, it is possible to diffuse and penetrate the heavy rare earth elements (RH) to the inside of the sintered body, and efficiently the heavy rare earth elements (RH) in the columnar outer portion. By forming the concentrated layer), it becomes possible to improve the coercive force (H cJ ) while suppressing the decrease in the residual magnetic flux density (B r ).

주상 외각부에서 경희토류 원소(RL)와 치환시켜야 하는 중희토류 원소(RH)로서는 증착·확산의 발생 용이성, 비용 등을 고려하면, Dy이 가장 바람직하다. 단, Tb2Fe14B의 결정 자기 이방성은 Dy2Fe14B의 결정 자기 이방성보다 높고 Nd2Fe14B의 결정 자기 이방성의 약 3배의 크기를 가지고 있으므로, Tb을 증착·확산시키면 소결 자석체의 잔류 저속 밀도를 감소시키지 않고 보자력의 향상을 가장 효율적으로 실현할 수 있다. Tb을 이용할 경우에는 Dy을 이용하는 경우보다 고온·고진공도에서 증착·확산을 행하는 것이 바람직하다.As the heavy rare earth element (RH) to be replaced with the light rare earth element (RL) in the columnar outer portion, Dy is most preferable in consideration of the easiness of deposition and diffusion, cost, and the like. However, since the crystal magnetic anisotropy of Tb 2 Fe 14 B is higher than the crystal magnetic anisotropy of Dy 2 Fe 14 B and about three times the crystal magnetic anisotropy of Nd 2 Fe 14 B, when Tb is deposited and diffused, the sintered magnet The improvement of coercive force can be realized most efficiently without reducing the residual low speed density of the sieve. When using Tb, it is preferable to carry out vapor deposition and diffusion at high temperature and high vacuum degree than when using Dy.

상기 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에서는 반드시 원료 합금 단계에서 중희토류 원소(RH)를 첨가해 둘 필요는 없다. 즉, 희토류 원소(R)로서 경희토류 원소(RL)(Nd 및 Pr의 적어도 1종)를 함유하는 공지의 R-Fe-B계 희토류 소결 자석을 준비하고, 그 표면으로부터 중희토류 원소(RH)를 자석 내부로 확산시킨다. 종래의 중희토류층만 자석 표면에 형성한 경우에는 확산 온도를 높이더라도 자석 내부의 깊숙이까지 중희토류 원소(RH)를 확산시키는 것이 곤란하였지만, 본 발명에 따르면 중희토류 원소(RH)의 입계 확산에 의해 소결 자석체의 내부에 위치하는 주상의 외각부에도 중희토류 원소(RH)를 효율적으로 공급하는 것이 가능해진다. 물론, 본 발명은 원료 합금 단계에서 중희토류 원소(RH)가 첨가되어 있는 R-Fe-B계 소결 자석에 대해 적용해도 된다. 단, 원료 합금 단계에서 다량의 중희토류 원소(RH)를 첨가한 것에서는 본 발명의 효과를 충분히 발휘할 수 없기 때문에, 상대적으로 적은 양의 중희토류 원소(RH)가 첨가될 수 있다.As can be seen from the above description, in the present invention, the heavy rare earth element (RH) is not necessarily added in the raw material alloying step. That is, a known R-Fe-B rare earth sintered magnet containing light rare earth element RL (at least one of Nd and Pr) as rare earth element R is prepared, and the heavy rare earth element RH is formed from the surface thereof. Diffuse into the magnet. When only the conventional rare earth layer is formed on the surface of the magnet, it is difficult to diffuse the heavy rare earth element (RH) to the depth inside the magnet even if the diffusion temperature is increased. This makes it possible to efficiently supply the heavy rare earth element (RH) to the outer portion of the columnar phase located inside the sintered magnet body. Of course, you may apply this invention to the R-Fe-B type sintered magnet to which heavy rare earth element (RH) is added in the raw material alloying step. However, when a large amount of heavy rare earth element (RH) is added in the raw material alloying step, the effect of the present invention cannot be sufficiently exhibited, so that a relatively small amount of heavy rare earth element (RH) can be added.

이어서, 도 1을 참조하면서 본 발명에 따른 확산 처리의 바람직한 예를 설명한다. 도 1은, 소결 자석체(2)와 RH 벌크체(4)의 배치예를 나타내고 있다. 도 1에 나타내는 예에서는, 고융점 금속 재료로 이루어지는 처리실(6) 내부에 소결 자석체(2)와 RH 벌크체(4)가 소정 간격을 두고 대향배치되어 있다. 도 1의 처리실(6)은, 복수의 소결 자석체(2)를 유지하는 부재와, RH 벌크체(4)를 유지하는 부재를 구비하고 있다. 도 1의 예에서는, 소결 자석체(2)와 상방의 RH 벌크체(4)가 Nb제의 망(8)에 의해 유지되어 있다. 소결 자석체(2) 및 RH 벌크체(4)를 유지하는 구성은 상기 예로 한정되지 않으며 임의적이다. 단, 소결 자석체(2)와 RH 벌크체(4) 사이를 차단하는 구성은 채용되어서는 안 된다. 본 발명에 있어서 ‘대향’이란 소결 자석체와 RH 벌크체가 사이가 차단되지 않고 마주보고 있는 것을 의미한다. 또한, ‘대향배치’란, 주된 표면끼리 평행이 되도록 배치되어 있을 것을 요하지 않는다.Next, the preferable example of the diffusion process which concerns on this invention is demonstrated, referring FIG. 1 shows an arrangement example of the sintered magnet body 2 and the RH bulk body 4. In the example shown in FIG. 1, the sintered magnet body 2 and the RH bulk body 4 are mutually arrange | positioned at predetermined intervals in the process chamber 6 which consists of a high melting point metal material. The process chamber 6 of FIG. 1 is equipped with the member holding the some sintered magnet body 2, and the member holding the RH bulk body 4. As shown in FIG. In the example of FIG. 1, the sintered magnet body 2 and the upper RH bulk body 4 are hold | maintained by the net 8 made from Nb. The configuration holding the sintered magnet body 2 and the RH bulk body 4 is not limited to the above examples and is arbitrary. However, the structure which cuts off between the sintered magnet body 2 and the RH bulk body 4 should not be employ | adopted. In the present invention, the term “facing” means that the sintered magnet body and the RH bulk body face each other without being interrupted. In addition, "facing arrangement" does not require arrange | positioning so that main surfaces may become parallel.

도시하지 않은 가열 장치로 처리실(6)을 가열함으로써 처리실(6)의 온도를 상승시킨다. 이때, 처리실(6)의 온도를 예를 들어, 700℃ ~ 1000℃, 바람직하게 850℃~ 950℃ 범위로 조정한다. 이 온도 영역에서는 중희토류 금속(RH)의 증기압이 낮아 거의 기화되지 않는다. 종래의 기술 상식에 따르면, 이와 같은 온도 범위에서는 RH 벌크체(4)로부터 증발시킨 중희토류 원소(RH)를 소결 자석체(2)의 표면에 공급하여 성막할 수 없다고 생각되었다.The temperature of the processing chamber 6 is raised by heating the processing chamber 6 with a heating device (not shown). At this time, the temperature of the processing chamber 6 is adjusted, for example, in the range of 700 ° C to 1000 ° C, preferably 850 ° C to 950 ° C. In this temperature range, the vapor pressure of the heavy rare earth metal (RH) is low and hardly vaporizes. According to the conventional common knowledge, it was considered that in such a temperature range, heavy rare earth elements RH evaporated from the RH bulk body 4 cannot be supplied to the surface of the sintered magnet body 2 to form a film.

그러나, 본 발명자는 소결 자석체(2)와 RH 벌크체(4)를 접촉시키지 않고 근접배치시킴으로써, 소결 자석체(2)의 표면에 매시 수㎛(예를 들어, O.5㎛/Hr ~ 5㎛/Hr)의 낮은 레이트로 중희토류 금속을 석출시키는 것이 가능하고, 또한 소결 자석체(2)의 온도를 RH 벌크체(4)의 온도와 같거나 그보다 높은 적절한 온도 범위 내로 조절함으로써, 기상(氣相)으로부터 석출된 중희토류 금속(RH)을 그대로 소결 자석체(2)의 내부로 깊이 확산시킬 수 있음을 발견하였다. 이 온도 범위는 RH 금속이 소결 자석체(2)의 입계상을 통해 내부로 확산시키는 바람직한 온도 영역이며, RH 금속의 느린 석출과 자석체 내부로의 급속한 확산이 효율적으로 행해지게 된다.However, the present inventors place the sintered magnet body 2 and the RH bulk body 4 in close proximity without contacting each other, so that the surface of the sintered magnet body 2 is several 탆 (for example, 0.5 탆 / Hr ~). It is possible to precipitate heavy rare earth metals at a low rate of 5 µm / Hr), and also by adjusting the temperature of the sintered magnet body 2 to an appropriate temperature range equal to or higher than that of the RH bulk body 4, It was found that heavy rare earth metal (RH) precipitated from (氣相) can be deeply diffused into the sintered magnet body 2 as it is. This temperature range is a preferable temperature range in which the RH metal diffuses inside through the grain boundary phase of the sintered magnet body 2, and the slow precipitation of the RH metal and the rapid diffusion into the inside of the magnet body are performed efficiently.

본 발명에서는, 상기와 같이 미미하게 기화된 RH를 소결 자석체 표면에 낮은 레이트로 석출시키기 때문에, 종래의 기상 성막에 의한 RH의 석출과 같이 1000℃를 넘는 고온으로 처리실 내를 가열하거나, 소결 자석체나 RH 벌크체에 전압을 부가할 필요가 없다.In the present invention, since the minutely vaporized RH is precipitated on the surface of the sintered magnet body at a low rate, the inside of the processing chamber is heated to a high temperature of more than 1000 ° C. like the deposition of RH by conventional vapor phase film formation, or the sintered magnet There is no need to add voltage to the sieve or the RH bulk sieve.

본 발명에서는, 전술한 바와 같이, RH 벌크체의 기화·승화를 억제하면서 소결 자석체의 표면에 날아온 중희토류 원소(RH)를 신속하게 자석체 내부로 확산시킨다. 이를 위해, RH 벌크체의 온도는 700℃ 이상 1000℃ 이하 범위 내로 설정하고, 또한 소결 자석체의 온도는 700℃ 이상 1000℃ 이하 범위 내로 설정하는 것이 바람직하다.In the present invention, as described above, the heavy rare earth element (RH) that has flown to the surface of the sintered magnet body is rapidly diffused into the magnet body while suppressing vaporization and sublimation of the RH bulk body. For this purpose, it is preferable to set the temperature of RH bulk body in the range of 700 degreeC or more and 1000 degrees C or less, and to set the temperature of a sintered magnet body in the range of 700 degreeC or more and 1000 degrees C or less.

소결 자석체(2)와 RH 벌크체(4)의 간격은 0.1㎜ ~ 300㎜로 설정한다. 이 간격은 1㎜ 이상 50㎜ 이하인 것이 바람직하고, 20㎜ 이하인 것이 보다 바람직하며, lO㎜ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이와 같은 거리로 이격된 상태를 유지할 수 있으면, 소결 자석체(2)와 RH 벌크체(4)의 배치 관계는 상하나 좌우, 또는 상대적으로 이동하는 배치여도 무방하다. 단, 증착·확산 처리 중의 소결 자석체(2) 및 RH 벌크체(4)의 거리는 변하지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어, 소결 자석체를 회전 배럴에 수용해 교반하면서 처리하는 형태는 바람직하지 않다. 또한, 기화된 RH는 상기와 같은 거리 범위 내이면 균일한 RH 분위기를 형성하므로 대향하고 있는 면의 면적은 상관없으며, 서로의 가장 좁은 면적의 면이 대향하고 있어도 무방하다. 발명자의 검토에 따르면, 소결 자석체(2)의 자화 방향(c축 방향)과 수직으로 RH 벌크체를 설치했을 때, RH가 가장 효율적으로 소결 자석체(2)의 내부로 확산되는 것을 알 수 있었다. 이는, RH가 소결 자석체(2)의 입계상을 통해 내부로 확산될 때, 자화 방향의 확산 속도가 그 수직 방향의 확산 속도보다 빠르기 때문으로 생각된다. 자화 방향의 확산 속도가 그 수직 방향의 확산 속도보다 빠른 이유는 결정 구조에 따른 이방성의 차이에 의한 것으로 추정된다.The distance between the sintered magnet body 2 and the RH bulk body 4 is set to 0.1 mm to 300 mm. It is preferable that this interval is 1 mm or more and 50 mm or less, It is more preferable that it is 20 mm or less, It is still more preferable that it is lOmm or less. If it is possible to maintain the state spaced at such a distance, the arrangement relationship of the sintered magnet body 2 and the RH bulk body 4 may be a top, left, or a relatively moving arrangement. However, it is preferable that the distance between the sintered magnet body 2 and the RH bulk body 4 during vapor deposition and diffusion treatment does not change. For example, the form which accommodates a sintered magnet body in a rotating barrel and processes it with stirring is not preferable. In addition, since vaporized RH forms a uniform RH atmosphere in the distance range mentioned above, the area of the surface which opposes does not care, and the surface of the narrowest area of each other may oppose. According to the inventor's examination, when the RH bulk body is provided perpendicular to the magnetization direction (c-axis direction) of the sintered magnet body 2, it is found that RH diffuses most efficiently into the sintered magnet body 2. there was. This is considered to be because when RH diffuses inward through the grain boundary phase of the sintered magnet body 2, the diffusion speed in the magnetization direction is faster than the diffusion speed in the vertical direction. The reason why the diffusion speed in the magnetization direction is faster than that in the vertical direction is presumably due to the difference in anisotropy according to the crystal structure.

종래의 증착 장치의 경우, 증착 재료 공급 부분 주위의 기구가 장애가 되거나 증착 재료 공급 부분에 전자선이나 이온을 조사할 필요가 있기 때문에, 증착 재료 공급 부분과 피처리물 사이에 상당한 거리를 마련할 필요가 있었다. 이 때문에, 본 발명과 같이 증착 재료 공급 부분(RH 벌크체(4))을 피처리물(소결 자석체(2))에 근접시켜 배치시키지 않아 왔다. 그 결과, 증착 재료를 충분히 높은 온도로 가열하여 충분히 기화시키지 않는 한, 피처리물상에 증착 재료를 충분히 공급할 수 없다고 생각되었다.In the conventional vapor deposition apparatus, since the mechanism around the vapor deposition material supply portion is obstructed or it is necessary to irradiate electron beams or ions to the vapor deposition material supply portion, it is necessary to provide a considerable distance between the vapor deposition material supply portion and the workpiece. there was. For this reason, the vapor deposition material supply part (RH bulk body 4) has not been arrange | positioned adjacent to to-be-processed object (sintered magnet body 2) like this invention. As a result, it was considered that the vapor deposition material could not be sufficiently supplied onto the object, unless the vapor deposition material was heated to a sufficiently high temperature and sufficiently vaporized.

이에 대해, 본 발명에서는 증착 재료를 기화(승화)시키기 위한 특별한 기구를 필요로 하지 않으며, 처리실 전체의 온도를 제어함으로써, 자석 표면에 RH 금속을 석출시킬 수 있다. 한편, 본 명세서에 있어서의 ‘처리실’은 소결 자석체(2)와 RH 벌크체(4)를 배치한 공간을 넓게 포함하는 것으로, 열처리로의 처리실을 의미하는 경우도 있고, 그러한 처리실 내에 수용되는 처리 용기를 의미하는 경우도 있다.In contrast, in the present invention, no special mechanism for vaporizing (sublimation) the vapor deposition material is required, and the RH metal can be deposited on the magnet surface by controlling the temperature of the entire processing chamber. In addition, the "process chamber" in this specification includes the space which arrange | positioned the sintered magnet body 2 and the RH bulk body 4 widely, and it may mean the process chamber of a heat processing furnace, and is accommodated in such a process chamber. It may also mean a processing container.

또한, 본 발명에서는 RH 금속의 기화량은 적지만 소결 자석체와 RH 벌크체(4)가 비접촉이나 지근 거리에 배치되기 때문에, 기화된 RH 금속이 소결 자석체 표면에 효율적으로 석출되며, 처리실 내의 벽면 등에 부착되는 일이 적다. 또한, 처리실 내의 벽면이 Nb 등의 내열 합금이나 세라믹스 등 RH와 반응하지 않는 재질로 제작되어 있으면 벽면에 부착된 RH 금속은 다시 기화되고, 최종적으로 소결 자석체 표면에 석출된다. 따라서, 귀중한 자원인 중희토류 원소(RH)의 불필요한 소비 를 억제할 수 있다.In addition, in the present invention, the amount of vaporization of the RH metal is small, but since the sintered magnet body and the RH bulk body 4 are arranged at a non-contact or close distance, the vaporized RH metal is efficiently precipitated on the surface of the sintered magnet body, thereby It is hard to be attached to a wall surface. If the wall surface in the processing chamber is made of a material that does not react with RH, such as a heat-resistant alloy such as Nb or ceramics, the RH metal attached to the wall is vaporized again and finally precipitated on the surface of the sintered magnet body. Therefore, unnecessary consumption of heavy rare earth element (RH) which is a valuable resource can be suppressed.

본 발명에서 행하는 확산 공정의 처리 온도 범위에서는 RH 벌크체는 용융·연화되지 않으며, 그 표면으로부터 RH 금속이 기화(승화)되기 때문에, 1회의 처리 공정으로 RH 벌크체의 외관 형상에 큰 변화는 생기지 않아 반복 사용하는 것이 가능하다.In the treatment temperature range of the diffusion process performed in the present invention, the RH bulk body does not melt or soften, and since the RH metal is vaporized (sublimed) from the surface, a large change does not occur in the appearance shape of the RH bulk body in one treatment step. It is not possible to use repeatedly.

또한, RH 벌크체와 소결 자석체를 근접 배치하기 때문에, 같은 용적을 가지는 처리실 내에 탑재가능한 소결 자석체의 양이 증가하여 적재 효율이 높다. 또한, 대규모 장치를 필요로 하지 않기 때문에, 일반적인 진공 열처리로를 활용할 수 있어 제조 비용의 상승을 피하는 것이 가능하여 실용적이다.Further, since the RH bulk body and the sintered magnet body are disposed in close proximity, the amount of the sintered magnet body that can be mounted in the processing chamber having the same volume increases, and the loading efficiency is high. In addition, since a large-scale device is not required, a general vacuum heat treatment furnace can be utilized, which makes it possible to avoid an increase in manufacturing cost and is practical.

열처리시에 있어서의 처리실 내는 불활성 분위기인 것이 바람직하다. 본 명세서에 있어서의 ‘불활성 분위기’란, 진공 또는 불활성 가스로 충전된 상태를 포함하는 것으로 한다. 또한, ‘불활성 가스’는, 예를 들어, 아르곤 (Ar) 등의 희가스이지만, RH 벌크체 및 소결 자석체 사이에서 화학적으로 반응하지 않는 가스이면 ‘불활성 가스’에 포함될 수 있다. 불활성 가스의 압력은 대기압보다 낮은 값을 나타내도록 감압된다. 처리실 내의 분위기 압력이 대기압에 가까우면 RH 벌크체로부터 RH 금속이 소결 자석체의 표면에 공급되기 어려워지지만, 확산량은 자석 표면에서 내부로의 확산 속도에 의해 율속되므로 처리실 내의 분위기 압력은 예를 들어 102Pa 이하이면 충분하며, 그 이상 처리실 내의 분위기 압력을 감소시켜도 RH 금속의 확산량(보자력의 향상도)은 크게 영향받지 않는다. 확산량은 압력보다 소결 자 석체의 온도에 민감하다.It is preferable that the process chamber at the time of heat processing is an inert atmosphere. "Inert atmosphere" in this specification shall include the state filled with vacuum or an inert gas. In addition, the 'inert gas' may be included in the 'inert gas' as long as it is a rare gas such as argon (Ar), but does not chemically react between the RH bulk body and the sintered magnet body. The pressure of the inert gas is reduced to show a value lower than atmospheric pressure. If the atmospheric pressure in the processing chamber is close to atmospheric pressure, it becomes difficult for the RH metal to be supplied from the RH bulk body to the surface of the sintered magnet body, but the diffusion amount is controlled by the diffusion rate from the magnet surface to the inside, so the atmospheric pressure in the processing chamber is, for example, 10 2 Pa or less is sufficient, and even if the atmospheric pressure in the processing chamber is further reduced, the diffusion amount (improved coercive force) of the RH metal is not significantly affected. The diffusion amount is more sensitive to the temperature of the sintered magnet than the pressure.

소결 자석체의 표면에 날아와 석출된 RH 금속은 분위기의 열 및 자석 계면에 있어서의 RH 농도의 차이를 구동력으로 하여, 자석 내부를 향하여 입계상 중으로 확산된다. 이때, R2Fe14B상 중의 경희토류 원소(RL)의 일부가 자석 표면으로부터 확산·침투되어 온 중희토류 원소(RH)로 치환된다. 그 결과, R2Fe14B상의 외각부에 중희토류 원소(RH)가 농축된 층이 형성된다.The RH metal that has been blown onto the surface of the sintered magnet body and diffuses into the grain boundary phase toward the inside of the magnet by using the difference between the heat of the atmosphere and the RH concentration at the magnet interface as the driving force. At this time, part of the light rare earth element (RL) in the R 2 Fe 14 B phase is replaced by the heavy rare earth element (RH) diffused and infiltrated from the magnet surface. As a result, a layer in which the heavy rare earth element (RH) is concentrated is formed in the outer portion of the R 2 Fe 14 B phase.

이와 같은 RH 농축층의 형성에 의해 주상 외각부의 결정 자기 이방성이 높아져 보자력(HcJ)이 향상되게 된다. 즉, 적은 RH 금속의 사용에 의해 자석 내부의 깊은 곳까지 중희토류 원소(RH)를 확산·침투시켜 주상 외각부에 효율적으로 RH 농축층을 형성하기 때문에, 잔류 자속 밀도(Br)의 저하를 억제하면서 자석 전체에 걸쳐 보자력(HcJ)을 향상시키는 것이 가능해진다.By the formation of such an RH concentrated layer, the crystal magnetic anisotropy of the columnar outer portion becomes high, and the coercive force H cJ is improved. In other words, the use of a small amount of RH metal diffuses and penetrates the heavy rare earth element (RH) to the depth of the inside of the magnet to form an RH concentrated layer efficiently in the columnar outer portion, thereby reducing the residual magnetic flux density (B r ). It is possible to improve the coercive force H cJ throughout the magnet while suppressing it.

종래 기술에 따르면 Dy 등의 중희토류 원소(RH)가 소결 자석체의 표면에 퇴적되는 속도(막의 성장 레이트)가 중희토류 원소(RH)가 소결 자석체의 내부로 확산되는 속도(확산 속도)와 비교하여 현격히 높았다. 이 때문에, 소결 자석체의 표면에 두께 수㎛ 이상의 RH막을 형성한 다음, 그 RH막으로부터 중희토류 원소(RH)가 소결 자석체의 내부로 확산되었다. 기상이 아닌 고상의 RH막으로부터 공급되는 중희토류 원소(RH)는 입계를 확산시킬 뿐만 아니라, 소결 자석체의 표층 영역에 위치하는 주상의 내부에도 입자내 확산되어 잔류 자속 밀도(Br)의 저하를 일으켰다. 주 상 내부에도 중희토류 원소(RH)가 입자내 확산되어 주상과 입계상 사이에 RH 농도에 차이가 없어지는 영역은 소결 자석체의 표층 영역(예를 들어, 두께 100㎛ 이하)으로 한정되지만, 자석 전체의 두께가 얇은 경우에는 잔류 자속 밀도(Br)의 저하를 피할 수 없게 된다.According to the prior art, the rate (diffusion rate) at which the heavy rare earth element (RH) such as Dy is deposited on the surface of the sintered magnet body (growth rate of the film) is diffused into the sintered magnet body (diffusion rate) and It was significantly higher in comparison. For this reason, after forming the RH film of several micrometers or more in thickness on the surface of a sintered magnet body, heavy rare earth element (RH) diffused in the inside of the sintered magnet body from this RH film. The heavy rare earth element (RH) supplied from the solid-state RH film not in the gaseous phase not only diffuses grain boundaries but also diffuses into particles inside the main phase located in the surface layer region of the sintered magnet body, thereby lowering the residual magnetic flux density (B r ). Caused. The region in which the heavy rare earth element (RH) diffuses into the particles within the main phase and there is no difference in the RH concentration between the main phase and the grain boundary phase is limited to the surface layer region (for example, 100 µm or less in thickness) of the sintered magnet body. When the thickness of the whole magnet is thin, the fall of the residual magnetic flux density B r cannot be avoided.

그러나, 본 발명에 따르면, 기상으로 공급되는 Dy 등의 중희토류 원소(RH)가 소결 자석체의 표면에 충돌한 후, 소결 자석체의 내부로 신속하게 확산되어 간다. 이는, 중희토류 원소(RH)가 표층 영역에 위치하는 주상의 내부로 확산되기 전에, 보다 빠른 확산 속도로 입계상을 통해 소결 자석체의 내부로 깊이 침투해 감을 의미하고 있다.According to the present invention, however, heavy rare earth elements (RH) such as Dy supplied in the gas phase collide with the surface of the sintered magnet body, and then quickly diffuse into the sintered magnet body. This means that the heavy rare earth element RH penetrates deeply into the sintered magnet body through the grain boundary phase at a faster diffusion rate before it diffuses into the main phase located in the surface layer region.

본 발명에 따르면, 소결 자석체의 표면으로부터 깊이 100㎛까지의 표층 영역에서, R2Fe14B형 화합물 결정립의 중앙부에 있어서의 중희토류 원소(RH)의 농도와, R2Fe14B형 화합물 결정립의 입계상에 있어서의 중희토류 원소(RH)의 농도 사이에 1원자% 이상의 차이가 발생하고 있다. 잔류 자속 밀도(Br)의 저하를 억제하려면, 2원자%의 농도 차이를 형성하는 것이 바람직하다.According to the present invention, in the surface layer region from the surface of the sintered magnet body to a depth of 100 µm, the concentration of the heavy rare earth element (RH) in the central portion of the R 2 Fe 14 B type crystal grains, and the R 2 Fe 14 B type compound A difference of 1 atomic% or more occurs between the concentrations of the heavy rare earth elements (RH) in the grain boundaries of the grains. In order to suppress the fall of the residual magnetic flux density (B r ), it is preferable to form a concentration difference of 2 atomic%.

또한, 확산되는 RH의 함유량은 자석 전체의 중량비로 0.05% 이상 1.5% 이하 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 1.5%를 넘으면 잔류 자속 밀도(Br)의 저하를 억제할 수 없게 될 가능성이 있고, 0.1% 미만에서는 보자력(HcJ)의 향상 효과가 작기 때문이다. 상기의 온도 영역 및 압력에서 10분 ~ 180분 열처리함으로써, 0.1% ~ 1% 의 확산량을 달성할 수 있다. 처리 시간은 RH 벌크체 및 소결 자석체의 온도가 700℃ 이상 1000℃ 이하 및 압력이 10-5Pa 이상 500Pa 이하에 있는 시간을 의미하며, 반드시 특정한 온도와 압력으로 일정하게 유지되는 시간만을 나타내는 것은 아니다.In addition, it is preferable to set content of RH which diffuses in the range of 0.05% or more and 1.5% or less by the weight ratio of the whole magnet. It is because when it exceeds 1.5%, the fall of residual magnetic flux density (B r ) may not be suppressed, and when less than 0.1%, the improvement effect of coercive force (H cJ ) is small. By heat-treating 10 minutes-180 minutes in said temperature range and pressure, the diffusion amount of 0.1%-1% can be achieved. The treatment time means the time when the temperature of the RH bulk body and the sintered magnet body is 700 ° C or more and 1000 ° C or less and the pressure is 10 -5 Pa or more and 500Pa or less, and only showing the time that is kept constant at a specific temperature and pressure. no.

소결 자석의 표면 상태는 RH가 확산·침투되기 쉽도록 보다 금속 상태에 가까운 것이 바람직하고, 사전에 산 세정이나 블래스트 처리 등의 활성화 처리를 행하는 것이 바람직하다. 단, 본 발명에서는 중희토류 원소(RH)가 기화되어 활성인 상태로 소결 자석체의 표면에 피착되면, 고체의 층을 형성하는 것보다 빠른 속도로 소결 자석체의 내부로 확산되어 간다. 따라서, 소결 자석체의 표면은, 예를 들어, 소결 공정 후나 절단 가공이 완료된 후의 산화가 진행된 상태에 있어도 무방하다.It is preferable that the surface state of the sintered magnet is closer to the metal state so that RH easily diffuses and penetrates, and it is preferable to perform activation treatment such as acid washing or blasting in advance. However, in the present invention, when heavy rare earth element (RH) is vaporized and deposited on the surface of the sintered magnet body in an active state, it diffuses into the sintered magnet body at a higher speed than forming a solid layer. Therefore, the surface of a sintered magnet body may be in the state in which oxidation progressed after the sintering process or the cutting process is completed, for example.

본 발명에 따르면, 주로 입계상을 통하여 중희토류 원소(RH)를 확산시키는 것이 가능하기 때문에 처리 시간을 조절함으로써, 자석 내부의 보다 깊은 위치로 효율적으로 중희토류 원소(RH)를 확산시키는 것이 가능하다.According to the present invention, since it is possible to diffuse the heavy rare earth element (RH) mainly through the grain boundary phase, it is possible to efficiently diffuse the heavy rare earth element (RH) to a deeper position inside the magnet by controlling the treatment time. .

또한, 처리 분위기의 압력을 조절함으로써 중희토류 원소(RH)의 증발 레이트를 제어하는 것이 가능하기 때문에, 예를 들어, 소결 공정시에 미리 RH 벌크체를 장치 내에 배치해 두고, 소결 공정시에 상대적으로 높은 분위기 가스 압력 하에서 RH의 증발을 억제하면서 소결 반응을 행하는 것도 가능하다. 이 경우, 소결 완료 후에는 분위기 가스 압력을 저하시켜 RH의 증발·확산을 행함으로써, 소결 공정과 보자력 향상 공정을 동일 설비를 이용하여 연속해서 행하는 것이 가능해진다. 이러 한 방법에 대해서는 실시형태 2에서 상세히 설명한다.In addition, since the evaporation rate of the heavy rare earth element (RH) can be controlled by adjusting the pressure of the processing atmosphere, for example, the RH bulk body is disposed in the apparatus beforehand during the sintering step, Therefore, it is also possible to perform a sintering reaction, suppressing evaporation of RH under high atmospheric gas pressure. In this case, after completion of sintering, the atmospheric gas pressure is lowered to perform evaporation and diffusion of RH, so that the sintering step and the coercive force improving step can be performed continuously using the same equipment. This method is described in detail in the second embodiment.

RH 벌크체의 형상과 크기는 특별히 한정되지 않으며, 판 모양이어도 되고 부정형(자갈상)이어도 된다. RH 벌크체에 다수의 미소 홀(직경 수10㎛ 정도)이 존재해도 무방하다. RH 벌크체는 적어도 1종의 중희토류 원소(RH)를 포함하는 RH 금속 또는 RH를 포함하는 합금으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, RH 벌크체의 재료의 증기압이 높을수록 단위시간당 RH 도입량이 커져 효율적이다. 중희토류 원소(RH)를 포함하는 산화물, 불화물, 질화물 등은 그 증기압이 극단적으로 낮아져, 본 조건 범위(온도, 진공도) 내에서는 거의 증착·확산이 일어나지 않는다. 따라서, 중희토류 원소(RH)를 포함하는 산화물, 불화물, 질화물 등으로부터 RH 벌크체를 형성하더라도 보자력 향상 효과가 얻어지지 않는다.The shape and size of the RH bulk body are not particularly limited, and may be plate-shaped or indeterminate (gravel). Many micro holes (diameter of about 10 micrometers in diameter) may exist in RH bulk body. The RH bulk body is preferably formed of an RH metal containing at least one heavy rare earth element (RH) or an alloy containing RH. In addition, the higher the vapor pressure of the material of the RH bulk body, the larger the amount of RH introduced per unit time, which is more efficient. Oxides, fluorides, nitrides, and the like containing heavy rare earth elements (RH) have extremely low vapor pressures, so that deposition and diffusion hardly occur within this condition range (temperature, vacuum degree). Therefore, even if the RH bulk body is formed from oxides, fluorides, nitrides, etc. containing heavy rare earth elements (RH), the coercive force improvement effect is not obtained.

본 발명에 따르면, 예를 들어, 두께 3㎜ 이상의 두꺼운 자석에 대해서도 미량의 중희토류 원소(RH)를 이용하여 잔류 자속 밀도(Br) 및 보자력(HcJ)을 모두 높여, 고온에서도 자기 특성이 저하되지 않는 고성능 자석을 제공할 수 있다. 이와 같은 고성능 자석은 초소형·고출력 모터의 실현에 크게 기여한다. 입계 확산을 이용한 본 발명의 효과는 두께가 10㎜ 이하인 자석에서 특히 현저하게 발현된다.According to the present invention, even for thick magnets having a thickness of 3 mm or more, both the residual magnetic flux density (B r ) and the coercive force (H cJ ) are increased by using a small amount of heavy rare earth elements (RH), and magnetic properties are improved even at high temperatures. A high performance magnet that does not degrade can be provided. Such a high performance magnet greatly contributes to the realization of a very small and high power motor. The effect of the present invention using grain boundary diffusion is particularly remarkable in magnets having a thickness of 10 mm or less.

본 발명에 있어서, 소결 자석체의 표면 전체로부터 중희토류 원소(RH)를 확산·침투시켜도 되고, 소결 자석체 표면의 일부분으로부터 중희토류 원소(RH)를 확산·침투시켜도 된다. 소결 자석체 표면의 일부분으로부터 RH를 확산·침투시키려면, 예를 들어, 소결 자석체 중 RH를 확산·침투시키고 싶지 않은 부분을 마스킹하 는 등하고, 상기의 방법과 마찬가지의 방법으로 열처리하면 된다. 이와 같은 방법에 따르면, 부분적으로 보자력(HcJ)이 향상된 자석을 얻을 수 있다.In the present invention, the heavy rare earth element (RH) may be diffused and penetrated from the entire surface of the sintered magnet body, or the heavy rare earth element (RH) may be diffused and penetrated from a part of the surface of the sintered magnet body. In order to diffuse and penetrate RH from a part of the surface of the sintered magnet body, for example, masking a portion of the sintered magnet body that is not intended to diffuse and penetrate RH may be performed in the same manner as described above. . According to this method, it is possible to obtain a magnet in which the coercive force H cJ is partially improved.

본 발명의 증착·확산 공정을 거친 자석에 대해 추가 열처리를 더 행하면, 보자력(HcJ)을 더욱 향상시킬 수 있다. 추가 열처리의 조건(처리 온도, 시간)은 증착·확산 조건과 마찬가지의 조건이면 되며, 700℃ ~ 1000℃의 온도에서 10분 ~ 600분 유지하는 것이 바람직하다.If further heat treatment is performed on the magnet which has undergone the deposition and diffusion process of the present invention, the coercive force (H cJ ) can be further improved. The conditions (processing temperature, time) of an additional heat processing should just be conditions similar to vapor deposition and diffusion conditions, and it is preferable to hold | maintain 10 minutes-600 minutes at the temperature of 700 degreeC-1000 degreeC.

추가 열처리는, 확산 공정 종료 후 Ar 분압을 103Pa 정도로 높여 중희토류 원소(RH)를 증발시키지 않도록 하여 그대로 열처리만 행해도 되고, 한 번 확산 공정을 종료한 후 RH 증발원을 배치하지 않고 다시 확산 공정과 마찬가지의 조건으로 열처리만 행해도 된다.The additional heat treatment may be performed as it is without the heavy rare earth element (RH) being evaporated by raising the Ar partial pressure after completion of the diffusion process to about 10 3 Pa. You may only perform heat processing on the conditions similar to a process.

증착·확산을 행함으로써 소결 자석체에 있어서의 항절(抗折) 강도 등의 기계적 강도가 향상되므로, 실용상 바람직하다. 이는, 증착·확산시에 소결 자석체에 내재하는 왜곡의 개방이 일어나거나, 가공 열화층이 회복되거나, 중희토류 원소(RH)가 확산되어 감에 따라, 주상과 입계상의 결정 정합성이 향상된 결과로 추측된다. 주상과 입계상의 결정 정합성이 향상되면 입계가 강화되어 입계 파단에 대한 내성이 향상된다.Since mechanical strength, such as break strength in a sintered magnet body, improves by vapor deposition and diffusion, it is preferable practically. This results in improved crystal coherence of the main phase and the grain boundary phase as the distortion inherent in the sintered magnet body during the deposition and diffusion occurs, the processing deterioration layer is recovered, or the heavy rare earth element (RH) diffuses. Guess as. When the crystal coherence of columnar and grain boundary phases is improved, the grain boundaries are strengthened and the resistance to grain breakage is improved.

이하, 본 발명에 따른 R-Fe-B계 희토류 소결 자석을 제조하는 방법의 바람직한 실시형태를 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, preferable embodiment of the method of manufacturing the R-Fe-B type rare earth sintered magnet which concerns on this invention is described.

(실시형태 1)(Embodiment 1)

[원료 합금][Raw alloy]

먼저, 25질량% 이상 40질량% 이하의 경희토류 원소(RL)와, 0.6질량% ~ 1.6질량%의 B(붕소)와, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 함유하는 합금을 준비한다. B의 일부는 C(탄소)로 치환되어 있어도 되고, Fe의 일부(50원자% 이하)는 다른 전이 금속 원소(예를 들어, Co 또는 Ni)로 치환되어 있어도 무방하다. 이 합금은 여러 목적에 따라 Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, Ga, Zr, Nb, Mo, Ag, In, Sn, Hf, Ta, W, Pb 및 Bi로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 첨가 원소 M을 0.01질량% ~ 1.0질량% 정도 함유하고 있어도 무방하다.First, an alloy containing light rare earth element (RL) of 25% by mass or more and 40% by mass or less, 0.6% by mass to 1.6% by mass of B (boron), balance Fe and unavoidable impurities is prepared. A part of B may be substituted with C (carbon), and a part of Fe (50 atomic% or less) may be substituted with another transition metal element (for example, Co or Ni). This alloy consists of Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, Ga, Zr, Nb, Mo, Ag, In, Sn, Hf, Ta, W, Pb and Bi according to various purposes It may contain 0.01 mass%-about 1.0 mass% of at least 1 sort (s) of additional element M chosen from the group.

상기의 합금은 원료 합금의 용탕을 예를 들어, 스트립 캐스팅법으로 급냉하여 적합하게 제작될 수 있다. 이하, 스트립 캐스트법에 따른 급냉 응고 합금의 제작을 설명한다.The alloy can be suitably produced by quenching the molten metal of the raw material alloy, for example, by a strip casting method. Hereinafter, the preparation of the quench solidification alloy according to the strip cast method will be described.

먼저, 상기 조성을 가지는 원료 합금을 아르곤 분위기 중에서 고주파 용해에 의해 용융하여 원료 합금의 용탕을 형성한다. 이어서, 이 용탕을 1350℃ 정도로 유지한 후, 단롤법(single roll method)에 의해 급냉하여, 예를 들어, 두께 약 0.3㎜의 플레이크상 합금 주괴(鑄塊)를 얻는다. 이렇게 제작된 합금 주편(鑄片)을 다음의 수소 분쇄 전에 예를 들어, 1㎜ ~ 10㎜ 크기의 플레이크상으로 분쇄한다. 한편, 스트립 캐스팅법에 의한 원료 합금의 제조 방법은 예를 들어, 미국 특허 제5,383,978호 명세서에 개시되어 있다.First, the raw material alloy having the above composition is melted by high frequency melting in an argon atmosphere to form a molten metal of the raw material alloy. Subsequently, after maintaining this molten metal about 1350 degreeC, it is quenched by the single roll method and the flake-shaped alloy ingot of about 0.3 mm in thickness is obtained, for example. The alloy slabs thus produced are pulverized, for example, into flakes having a size of 1 mm to 10 mm before the next hydrogen pulverization. On the other hand, a method for producing a raw material alloy by the strip casting method is disclosed in, for example, US Patent No. 5,383,978.

[조분쇄(粗粉碎) 공정][Coarse pulverization process]

상기의 플레이크상으로 거칠게 분쇄된 합금 주편을 수소로의 내부에 수용한 다. 이어서, 수소로의 내부에서 수소 취화(脆化) 처리(이하, ‘수소 분쇄 처리’라고 칭하는 경우가 있다) 공정을 행한다. 수소 분쇄 후의 조분쇄 합금 분말을 수소로로부터 취출할 때, 조분쇄 분말이 대기와 접촉하지 않도록 불활성 분위기하에서 취출 동작을 행하는 것이 바람직하다. 그러면, 조분쇄 분말이 산화·발열되는 것이 방지되어 자석의 자기 특성의 저하를 억제할 수 있기 때문이다.The alloy slabs roughly crushed into the above flakes are accommodated in the hydrogen furnace. Subsequently, a hydrogen embrittlement treatment (hereinafter also referred to as "hydrogen crushing treatment") is performed inside the hydrogen. When taking out coarse grinding alloy powder after hydrogen grinding from a hydrogen furnace, it is preferable to perform taking out operation in inert atmosphere so that coarse grinding powder may not contact with air | atmosphere. This is because the coarsely pulverized powder can be prevented from being oxidized and generated, and the deterioration of the magnetic properties of the magnet can be suppressed.

수소 분쇄에 의해 희토류 합금은 0.1㎜ ~ 수㎜ 정도의 크기로 분쇄되고 그 평균 입경은 500㎛ 이하가 된다. 수소 분쇄 후 취화된 원료 합금을 보다 잘게 해쇄(解碎)함과 함께 냉각하는 것이 바람직하다. 비교적 높은 온도 상태인 채로 원료를 취출할 경우에는 냉각 처리 시간을 상대적으로 길게 하면 된다.The rare earth alloy is pulverized to a size of about 0.1 mm to several mm by hydrogen pulverization, and the average particle diameter thereof becomes 500 탆 or less. It is preferable to cool | pulverize while cooling a raw material alloy embrittled after hydrogen grinding finely. What is necessary is just to lengthen a cooling process time relatively, when taking out a raw material in the comparatively high temperature state.

[미분쇄(微粉碎) 공정] [Fine pulverization process]

이어서, 조분쇄 분말에 대해 제트밀 분쇄 장치를 이용하여 미분쇄를 행한다. 본 실시형태에서 사용하는 제트밀 분쇄 장치에는 사이클론 분급기가 접속되어 있다. 제트밀 분쇄 장치는 조분쇄 공정에서 거칠게 분쇄된 희토류 합금(조분쇄 분말)을 공급받아 분쇄기 내에서 분쇄한다. 분쇄기 내에서 분쇄된 분말은 사이클론 분급기를 거쳐 회수 탱크에 모아진다. 이렇게 하여 0.1㎛ ~ 20㎛ 정도(전형적으로 3㎛ ~ 5㎛)의 미분말을 얻을 수 있다. 이와 같은 미분쇄에 이용하는 분쇄 장치는 제트밀로 한정되지 않으며, 아트라이터나 볼밀이어도 무방하다. 분쇄시 스테아린산아연 등의 윤활제를 분쇄조제로 이용해도 무방하다.Subsequently, the coarsely pulverized powder is pulverized using a jet mill grinding device. The cyclone classifier is connected to the jet mill grinder used by this embodiment. The jet mill crusher receives a rare earth alloy (coarse pulverized powder) roughly crushed in the coarse pulverization process and pulverizes it in the pulverizer. The powder ground in the mill is collected in a recovery tank via a cyclone classifier. In this way, fine powders of about 0.1 μm to 20 μm (typically 3 μm to 5 μm) can be obtained. The grinding device used for such pulverization is not limited to a jet mill, but may be an attritor or a ball mill. A lubricating agent such as zinc stearate may be used as a grinding aid during grinding.

[프레스 성형][Press molding]

본 실시형태에서는, 상기 방법으로 제조된 자성 분말에 대하여, 예를 들어, 록킹 믹서 내에서 윤활제를 예를 들어 0.3wt% 첨가·혼합하고, 윤활제로 합금 분말 입자의 표면을 피복한다. 이어서, 상술한 방법으로 제조한 자성 분말을 공지의 프레스 장치를 이용하여 배향 자계 중에서 성형한다. 인가하는 자계의 강도는, 예를 들어, 1.5테슬라 ~ 1.7테슬라(T)이다. 또한, 성형 압력은 성형체의 그린 밀도(green density)가 예를 들어, 4g/㎤ ~ 4.5g/㎤ 정도가 되도록 설정된다.In the present embodiment, for example, 0.3 wt% of a lubricant is added and mixed with the magnetic powder produced by the above method in a locking mixer, and the surface of the alloy powder particles is coated with the lubricant. Next, the magnetic powder produced by the above-described method is molded in an oriented magnetic field using a known press apparatus. The intensity of the magnetic field to be applied is, for example, 1.5 tesla to 1.7 tesla (T). In addition, the molding pressure is set such that the green density of the molded body is, for example, about 4 g / cm 3 to 4.5 g / cm 3.

[소결 공정][Sintering process]

상기의 분말 성형체에 대하여, 650℃ ~ 1000℃ 범위 내의 온도로 10분 ~ 240분간 유지하는 공정과, 그 후 상기의 유지 온도보다 높은 온도(예를 들어, 1000℃ ~ 1200℃)에서 소결을 더 진행하는 공정을 순차적으로 행하는 것이 바람직하다. 소결시, 특히 액상이 생성될 때(온도가 650℃ ~ 1000℃ 범위 내에 있을 때), 입계상 중의 R 리치상(rich phase)이 녹기 시작하여 액상이 형성된다. 그 후, 소결이 진행되어 소결 자석체가 형성된다. 상술한 바와 같이, 소결 자석체의 표면이 산화된 상태에서도 증착·확산 처리를 가할 수 있으므로, 소결 공정 후 시효(에이징) 처리(400℃ ~ 700℃)나 치수 조정을 위한 연삭을 행해도 된다.For the powder compact, the step of holding at a temperature within the range of 650 ° C to 1000 ° C for 10 minutes to 240 minutes, and then sintering at a temperature higher than the holding temperature (for example, 1000 ° C to 1200 ° C). It is preferable to perform the process which advances sequentially. During sintering, especially when a liquid phase is produced (temperature is in the range of 650 ° C. to 1000 ° C.), the R rich phase in the grain boundary phase begins to melt and a liquid phase is formed. Then, sintering advances and a sintered magnet body is formed. As described above, since the deposition and diffusion treatment can be applied even in the state where the surface of the sintered magnet body is oxidized, the aging treatment (400 ° C. to 700 ° C.) and the grinding for dimension adjustment may be performed.

[증착·확산 공정][Deposition and diffusion process]

이어서, 이렇게 제작된 소결 자석체에 중희토류 원소(RH)를 효율적으로 확산·침투시켜 보자력(HcJ)을 향상시킨다. 구체적으로, 도 1에 나타내는 처리실 내에 중희토류 원소(RH)를 포함하는 RH 벌크체와 소결 자석체를 배치하고, 가열에 의해 RH 벌크체로부터 중희토류 원소(RH)를 소결 자석체의 표면에 공급하면서 소결 자석 체의 내부로 확산시킨다.Subsequently, the heavy rare earth element (RH) is diffused and penetrated efficiently into the thus produced sintered magnet body to improve the coercive force (H cJ ). Specifically, the RH bulk body containing the heavy rare earth element (RH) and the sintered magnet body are disposed in the processing chamber shown in FIG. 1, and the heavy rare earth element RH is supplied from the RH bulk body to the surface of the sintered magnet body by heating. While spreading inside the sintered magnet body.

본 실시형태에 있어서의 확산 공정에서는, 소결 자석체의 온도를 벌크체 온도와 같거나 그 이상으로 하는 것이 바람직하다. 여기서, 소결 자석체의 온도가 벌크체의 온도와 같다는 것은 양자의 온도차가 20℃ 이내에 있는 것을 의미하는 것으로 한다. 구체적으로, RH 벌크체의 온도를 700℃ 이상 1000℃ 이하 범위 내로 설정하고, 또한 소결 자석체의 온도를 700℃ 이상 1000℃ 이하 범위 내로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 소결 자석체와 RH 벌크체의 간격은 상술한 바와 같이, 0.1㎜ ~ 300㎜, 바람직하게 3㎜ ~ 10O㎜, 보다 바람직하게 4㎜ ~ 50㎜로 설정한다.In the diffusion process in the present embodiment, the temperature of the sintered magnet body is preferably equal to or larger than the bulk body temperature. Here, that the temperature of a sintered magnet body is equal to the temperature of a bulk body shall mean that the temperature difference of both is within 20 degreeC. Specifically, it is preferable to set the temperature of the RH bulk body within the range of 700 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, and further set the temperature of the sintered magnet body within the range of 700 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. In addition, the space | interval of a sintered magnet body and a RH bulk body is set to 0.1 mm-300 mm, Preferably it is 3 mm-10 mm, More preferably, 4 mm-50 mm.

또한, 증착·확산 공정시에 있어서의 분위기 가스의 압력은 10-5Pa ~ 500Pa이면 RH 벌크체의 기화(승화)가 적절히 행해져, 증착·확산 처리를 행할 수 있다. 효율적으로 증착·확산 처리를 행하기 위해서는 분위기 가스의 압력을 10-3Pa ~ 1Pa 범위 내로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, RH 벌크체 및 소결 자석체의 온도를 700℃ 이상 100O℃ 이하 범위 내로 유지하는 시간은 10분 ~ 600분 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 단, 유지 시간은 RH 벌크체 및 소결 자석체의 온도가 700℃ 이상 10OO℃ 이하 및 압력이 10-5Pa 이상 500Pa 이하에 있는 시간을 의미하며, 반드시 특정한 온도와 압력으로 일정하게 유지되는 시간만을 나타내는 것은 아니다.Further, the deposition and diffusion process, the pressure of the atmospheric gas at the time was 10 -5 Pa ~ 500Pa If done properly the vaporization (sublimation) of the RH bulk body, vapor deposition, it is possible to perform spreading processing. In order to perform vapor deposition and diffusion treatment efficiently, it is preferable to set the pressure of the atmospheric gas within the range of 10 -3 Pa to 1 Pa. Moreover, it is preferable that the time which keeps the temperature of RH bulk body and a sintered magnet body in the range of 700 degreeC or more and 100 degrees C or less is set to 10 minutes-600 minutes. However, the holding time means a time when the temperature of the RH bulk body and the sintered magnet body is 700 ° C. or more and 100 ° C. or less, and the pressure is 10 −5 Pa or more and 500 Pa or less. It does not indicate.

본 실시형태에 있어서의 확산 공정은 소결 자석체의 표면 상황에 민감하지 않으며, 확산 공정 전에 소결 자석체의 표면에 Al, Zn 또는 Sn으로 이루어지는 막이 형성되어 있어도 무방하다. Al, Zn 및 Sn은 저융점 금속이며, 또한 소량이면 자 석 특성을 열화시키지 않고, 상기 확산의 장애가 되지 않기 때문이다. 한편, 벌크체는 1종류의 원소로 구성되어 있을 필요는 없으며, 중희토류 원소(RH) 및 원소 X(Nd, Pr, La, Ce, Al, Zn, Sn, Cu, Co, Fe, Ag 및 In으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종)의 합금을 함유하고 있어도 무방하다. 이러한 원소 X는 입계상의 융점을 낮추므로, 중희토류 원소(RH)의 입계 확산을 촉진하는 효과를 기대할 수 있다. 이와 같은 합금의 벌크체와 Nd 소결 자석을 이격 배치한 상태로 진공 열처리함으로써, 중희토류 원소(RH) 및 원소 X를 자석 표면상에 증착함과 함께, 우선적으로 액상이 된 입계상(Nd 리치상)을 통하여 자석 내부로 확산시킬 수 있다.The diffusion process in the present embodiment is not sensitive to the surface condition of the sintered magnet body, and a film made of Al, Zn or Sn may be formed on the surface of the sintered magnet body before the diffusion process. This is because Al, Zn and Sn are low melting point metals, and small amounts do not deteriorate the magnetic properties and do not hinder the diffusion. On the other hand, the bulk body does not have to be composed of one type of element, but the heavy rare earth element (RH) and the element X (Nd, Pr, La, Ce, Al, Zn, Sn, Cu, Co, Fe, Ag and In Or an alloy of at least one selected from the group consisting of: a. Since the element X lowers the melting point of the grain boundary, it can be expected to have an effect of promoting the grain boundary diffusion of the heavy rare earth element (RH). By vacuum heat treatment in such a state that the bulk body of the alloy and the Nd sintered magnet are spaced apart from each other, the heavy rare earth element (RH) and the element X are deposited on the magnet surface and preferentially become a liquid phase grain phase (Nd rich phase). Can be diffused into the magnet.

또한, 확산을 위한 열처리시에 입계상의 Nd, Pr이 미량이나마 기화되기 때문에, 원소 X가 Nd 및/또는 Pr이면 증발한 Nd 및/또는 Pr을 보충할 수 있어 바람직하다.In addition, since a small amount of Nd and Pr in the grain boundary is vaporized during the heat treatment for diffusion, when element X is Nd and / or Pr, evaporated Nd and / or Pr is preferable because it can be replenished.

확산 처리 후 전술한 추가 열처리(700℃ ~ 1000℃)를 행해도 된다. 또한, 필요에 따라 에이징 처리(400℃ ~ 700℃)를 행하지만, 추가 열처리(700℃ ~ 1000℃)를 행하는 경우에는 에이징 처리는 그 이후에 행하는 것이 바람직하다. 추가 열처리와 에이징 처리는 같은 처리실 내에서 행해도 된다.After the diffusion treatment, the above-described additional heat treatment (700 ° C. to 1000 ° C.) may be performed. In addition, although an aging process (400 degreeC-700 degreeC) is performed as needed, when performing further heat processing (700 degreeC-1000 degreeC), it is preferable to perform an aging process after that. Further heat treatment and aging treatment may be performed in the same treatment chamber.

실용상, 증착·확산 후의 소결 자석체에 표면 처리를 가하는 것이 바람직하다. 표면 처리는 공지의 표면 처리이면 되며, 예를 들어, Al 증착이나 전기 Ni 도금이나 수지 도장 등의 표면 처리를 행할 수 있다. 표면 처리를 행하기 전에는 샌드 블래스트 처리, 배럴 처리, 에칭 처리, 기계 연삭 등 공지의 전처리를 행해도 무방하다. 또한, 확산 처리 후에 치수 조정을 위한 연삭을 행해도 된다. 이러한 공 정을 거쳐도 보자력 향상 효과는 거의 변함이 없다. 치수 조정을 위한 연삭량은 1㎛ ~ 300㎛, 보다 바람직하게 5 ~ 100㎛, 더 바람직하게 10 ~ 30㎛이다.In practical use, it is preferable to apply a surface treatment to the sintered magnet body after vapor deposition and diffusion. Surface treatment should just be a well-known surface treatment, For example, surface treatment, such as Al vapor deposition, electro Ni plating, resin coating, etc., can be performed. Prior to the surface treatment, known pretreatment such as sand blast treatment, barrel treatment, etching treatment, and mechanical grinding may be performed. Moreover, you may grind for dimensional adjustment after a diffusion process. Through this process, the coercive force improvement effect is almost unchanged. The grinding amount for dimensional adjustment is 1 micrometer-300 micrometers, More preferably, it is 5-100 micrometers, More preferably, it is 10-30 micrometers.

(실시형태 2)(Embodiment 2)

본 실시형태에서는, 먼저, 25질량% 이상 40질량% 이하의 희토류 원소(그 중 중희토류 원소(RH)가 0.1질량% 이상 5.0질량% 이하이고 나머지가 경희토류 원소(RL))와, 0.6질량% 이상 ~ 1.6질량%의 B(붕소)와, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 함유하는 합금을 준비한다. B의 일부는 C(탄소)로 치환되어 있어도 되고, Fe의 일부(50원자% 이하)는 다른 전이 금속 원소(예를 들어, Co 또는 Ni)로 치환되어 있어도 무방하다. 이 합금은 여러 목적에 따라 Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, Ga, Zr, Nb, Mo, Ag, In, Sn, Hf, Ta, W, Pb 및 Bi로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 첨가 원소 M을 0.01질량% ~ 1.0질량% 정도 함유하고 있어도 무방하다.In this embodiment, first, a rare earth element of 25% by mass or more and 40% by mass or less (of which heavy rare earth element (RH) is 0.1% by mass or more and 5.0% by mass or less, and the remainder is light rare earth element (RL)) and 0.6 mass An alloy containing not less than% and 1.6% by mass of B (boron) and the balance Fe and unavoidable impurities is prepared. A part of B may be substituted with C (carbon), and a part of Fe (50 atomic% or less) may be substituted with another transition metal element (for example, Co or Ni). This alloy consists of Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, Ga, Zr, Nb, Mo, Ag, In, Sn, Hf, Ta, W, Pb and Bi according to various purposes It may contain 0.01 mass%-about 1.0 mass% of at least 1 sort (s) of additional element M chosen from the group.

이와 같이, 본 실시형태에서는 원료 합금에 0.1질량% 이상 5.0질량% 이하의 중희토류 원소(RH)를 첨가해 둔다. 즉, 희토류 원소(R)로서 경희토류 원소(RL)(Nd 및 Pr의 적어도 1종)과 0.1질량% 이상 5.0질량% 이하의 중희토류 원소(RH)를 함유하는 공지의 R-Fe-B계 희토류 소결 자석을 준비한 후, 다시 증착·확산에 의해 표면으로부터 중희토류 원소(RH)를 자석 내부로 확산시킨다.Thus, in this embodiment, 0.1 mass% or more and 5.0 mass% or less of heavy rare earth elements (RH) are added to a raw material alloy. That is, the well-known R-Fe-B type | system | group which contains light rare earth element (RL) (at least 1 sort (s of Nd and Pr)) and 0.1 mass% or more and 5.0 mass% or less of the heavy rare earth element (RH) as a rare earth element (R). After preparing the rare earth sintered magnet, heavy rare earth element (RH) is diffused from the surface into the magnet by vapor deposition and diffusion again.

본 실시형태에서는 증착·확산을 행하기 전의 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체가 경희토류 원소(RL)를 주된 희토류 원소(R)로 함유하는 R2Fe14B형 화합물상 결정 립을 주상으로 가지고, 또한 0.1질량% 이상 5.0질량% 이하의 중희토류 원소(RH)를 함유하고 있다. 이 중희토류 원소(RH)는 주상 및 입계상의 어느 상에도 존재하고 있기 때문에, 원료 합금에 중희토류 원소(RH)를 첨가하지 않은 경우에 비해, 증착·확산시의 소결 자석체 표면에 있어서의 중희토류 원소(RH)의 농도 차이가 상대적으로 작아진다. 주상 내부로의 입자내 확산은 이 농도 차이에 강하게 의존하며, 주상 내부로의 입자내 확산이 억제된다. 그 결과, 입계 확산이 우선적으로 진행되기 때문에, 자석체 표면으로의 중희토류 원소(RH)의 공급량을 저하시켜도 중희토류 원소(RH)를 소결 자석체의 내부로 효과적으로 확산시킬 수 있다.In the present embodiment, the R-Fe-B-based rare earth sintered magnet body before vapor deposition and diffusion is mainly composed of R 2 Fe 14 B type compound phase crystal grains containing light rare earth element (RL) as the main rare earth element (R). Furthermore, 0.1 mass% or more and 5.0 mass% or less of heavy rare earth elements (RH) are contained. Since the heavy rare earth element (RH) exists in both phases of the main phase and the grain boundary phase, the heavy rare earth element (RH) is present on the surface of the sintered magnet body during deposition and diffusion as compared with the case where the heavy rare earth element (RH) is not added to the raw material alloy. The difference in concentration of heavy rare earth elements (RH) becomes relatively small. Intraparticle diffusion into the columnar phase is strongly dependent on this concentration difference, and intraparticle diffusion into the columnar phase is suppressed. As a result, since the grain boundary diffusion proceeds preferentially, the heavy rare earth element RH can be effectively diffused into the sintered magnet body even if the supply amount of the heavy rare earth element RH to the surface of the magnet body is reduced.

이에 대해, 미리 중희토류 원소(RH)를 첨가하지 않은 소결 자석체의 경우에는 표면에 있어서의 중희토류 원소(RH)의 농도 차이가 상대적으로 커지기 때문에, 주상으로의 입자내 확산이 생기기 쉬워 입계 확산되는 비율이 저하된다.On the other hand, in the case of the sintered magnet body in which the heavy rare earth element (RH) is not added in advance, the difference in concentration of the heavy rare earth element (RH) on the surface becomes relatively large, so that the intra-particle diffusion into the main phase is likely to occur, and the grain boundary diffusion. The ratio which becomes is low.

한편, 증착·확산 전의 소결 자석체가 5질량% 이상의 중희토류 원소(RH)를 함유하고 있으면 입계상에 있어서의 중희토류 원소(RH)의 농도 차이도 작아지기 때문에, 증착·확산에 의한 보자력의 향상도가 저하된다. 따라서, 중희토류 원소(RH)의 입계 확산을 효율적으로 행한다는 관점에서, 증착·확산 전의 소결 자석체가 함유하는 중희토류 원소(RH)의 양은 1.5질량% 이상 3.5질량% 이하가 바람직하다.On the other hand, if the sintered magnet body before vapor deposition and diffusion contains 5 mass% or more of heavy rare earth elements (RH), the difference in concentration of heavy rare earth elements (RH) in the grain boundary becomes smaller, so that the coercive force by vapor deposition and diffusion is improved. The degree is lowered. Therefore, from the viewpoint of efficiently performing grain boundary diffusion of the heavy rare earth element (RH), the amount of the heavy rare earth element (RH) contained in the sintered magnet body before vapor deposition and diffusion is preferably 1.5 mass% or more and 3.5 mass% or less.

본 실시형태에서는, 소정량의 중희토류 원소(RH)를 함유하는 소결 자석체에 대해, 소결 자석체의 표면으로부터 중희토류 원소(RH)의 입계 확산을 더 행함으로써, 주상 외곽부에서 경희토류 원소(RL)를 매우 효율적으로 RH로 치환할 수 있다. 그 결과, 잔류 자속 밀도(Br)의 저하를 억제하면서 보자력(HcJ)을 상승시키는 것이 가능해진다.In the present embodiment, the sintered magnet body containing a predetermined amount of heavy rare earth element (RH) is further subjected to grain boundary diffusion of the heavy rare earth element (RH) from the surface of the sintered magnet body, whereby the light rare earth element is formed at the periphery. (RL) can be substituted with RH very efficiently. As a result, it becomes possible to raise coercive force H cJ while suppressing the fall of residual magnetic flux density B r .

(실시형태 3)(Embodiment 3)

본 실시형태에 따른 R-Fe-B계 희토류 소결 자석의 제조 방법은, R-Fe-B계 희토류 자석 분말 성형체의 소결 공정과 중희토류 원소(RH)의 확산 공정을 동일한 처리실 내에서 연속해서 행한다. 보다 구체적으로, 먼저, 경희토류 원소(RL)(Nd 및 Pr의 적어도 1종)를 주된 희토류 원소(R)로 함유하는 R-Fe-B계 희토류 자석 분말의 성형체를 중희토류 원소(RH)(Dy, Ho 및 Tb으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종)를 함유하는 벌크체에 대향시켜 처리실 내에 배치하는 공정 (A)를 행한다.In the method for producing an R-Fe-B rare earth sintered magnet according to the present embodiment, the sintering step of the R-Fe-B based rare earth magnet powder compact and the diffusion process of heavy rare earth elements (RH) are continuously performed in the same process chamber. . More specifically, first, a molded body of R-Fe-B-based rare earth magnet powder containing light rare earth element (RL) (at least one of Nd and Pr) as the main rare earth element (R) is referred to as heavy rare earth element (RH) ( The process (A) which arrange | positions in a process chamber facing a bulk body containing at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of Dy, Ho, and Tb is performed.

이어서, 처리실 내에서 소결을 행함으로써 R2Fe14B형 화합물 결정립을 주상으로 가지는 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체를 제작하는 공정 (B)를 행한다. 그 후, 그 처리실 내에서 벌크체 및 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체를 가열함으로써, 벌크체로부터 중희토류 원소(RH)를 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체의 표면에 공급하면서 중희토류 원소(RH)를 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체의 내부로 확산시키는 공정 (C)를 행한다.Subsequently, the step (B) to produce an R-Fe-B rare earth sintered magnet body having an R 2 Fe 14 B type compound crystal grains by performing the sintering in the treatment chamber as a main phase. Thereafter, the bulk body and the R-Fe-B-based rare earth sintered magnet body are heated in the processing chamber, thereby feeding the heavy rare earth element (RH) from the bulk body to the surface of the R-Fe-B-based rare earth sintered magnet body. The step (C) of diffusing the rare earth element (RH) into the R-Fe-B system rare earth sintered magnet body is performed.

본 실시형태에서는, 소결·확산 공정 이외에는 실시형태 1의 공정과 동일하므로, 이하 다른 공정만 설명한다.In this embodiment, since it is the same as that of Embodiment 1 except a sintering and diffusion process, only another process is demonstrated below.

[소결·확산 공정][Sintering and Diffusion Process]

도 2를 참조하면서, 실시형태 3에 있어서의 소결·확산 공정을 설명한다. 도 2는, 소결·확산 공정에 있어서의 처리실 내의 분위기 온도 및 분위기 가스 압력의 시간 변화를 나타내는 그래프이다. 그래프 중 일점 쇄선이 분위기 가스 압력을 나타내고, 실선이 분위기 온도를 나타내고 있다.With reference to FIG. 2, the sintering and diffusion process in Embodiment 3 is demonstrated. FIG. 2 is a graph showing the time change of the atmospheric temperature and the atmospheric gas pressure in the processing chamber in the sintering and diffusion processes. FIG. In the graph, the dashed-dotted line represents the atmospheric gas pressure, and the solid line represents the atmospheric temperature.

먼저, 도 1에 나타내는 처리실(6)에 자석 분말의 성형체 및 RH 벌크체를 배치하고 감압을 개시한다(공정 A). 여기서, 자석 분말의 성형체는 공지의 방법에 따라 제작된 희토류 소결 자석용 미분말을 공지의 방법으로 성형함으로써 얻어진다.First, the molded object of a magnetic powder and the RH bulk body are arrange | positioned in the process chamber 6 shown in FIG. 1, and pressure reduction is started (process A). Here, the molded object of a magnet powder is obtained by shape | molding the fine powder for rare earth sintered magnets produced by the well-known method by a well-known method.

자석 분말 성형체 및 RH 벌크체를 처리실(6)에 배치한 후, 소결 처리를 개시하기 위해 처리실(6) 내의 온도를 1000℃ ~ 1200℃ 범위 내의 소정 온도로 상승시킨다. 승온은 처리실(6) 내의 분위기 가스 압력을 소결시의 압력(1Pa ~ 1×105Pa)으로 저하시킨 후 행하는 것이 바람직하다. 소결시의 압력은 RH 벌크체의 증발을 충분히 억제할 수 있는 비교적 높은 레벨로 유지하는 것이 중요하다. 전술한 바와 같이, RH 벌크체로부터의 중희토류 원소(RH)의 증발 레이트는 분위기 가스의 압력이 높은 경우에는 현저하게 억제되기 때문에, 처리실(6) 내에 분말 성형체와 RH 벌크체가 공존하더라도, 분위기 가스 압력을 적절한 범위로 제어함으로써, 중희토류 원소(RH)를 분말 성형체 내로 도입하지 않은 상태에서 소결 공정을 진행시키는 것이 가능해진다.After arranging the magnet powder compact and the RH bulk body in the processing chamber 6, the temperature in the processing chamber 6 is raised to a predetermined temperature in the range of 1000 ° C. to 1200 ° C. to start the sintering treatment. It is preferable to perform temperature rising after reducing the atmospheric gas pressure in the process chamber 6 to the pressure at the time of sintering (1 Pa-1 * 10 <5> Pa). It is important to maintain the pressure during sintering at a relatively high level that can sufficiently suppress evaporation of the RH bulk body. As described above, since the evaporation rate of the heavy rare earth element (RH) from the RH bulk body is significantly suppressed when the pressure of the atmospheric gas is high, even if the powder compact and the RH bulk body coexist in the processing chamber 6, the atmospheric gas By controlling the pressure to an appropriate range, it becomes possible to advance the sintering process in a state where heavy rare earth element (RH) is not introduced into the powder compact.

소결 공정(공정 B)은, 상기의 분위기 압력 및 온도 범위에서 10분 ~ 600분간 유지함으로써 행할 수 있다. 본 실시형태에서는, 승온시 및 공정 B에 있어서의 분위기 가스 압력이 1Pa ~ 1×105Pa로 설정되어 있으므로, RH 벌크체의 증발이 억제된 상태에서 소결 반응이 신속하게 진행된다. 공정 B에 있어서의 분위기 가스 압력이 1Pa를 하회하면 RH 벌크체로부터 중희토류 원소(RH)의 증발이 진행되기 때문에, 소결 반응만 진행시키는 것이 곤란해진다. 한편, 공정 B에 있어서의 분위기 가스 압력이 1×105Pa를 넘으면 소결 과정에서 분말 성형체 내에 가스가 잔존하여, 소결 자석체에 공공부(空孔部)가 남을 가능성이 있다. 따라서, 공정 B에 있어서의 분위기 가스 압력을 1Pa ~ 1×105Pa 범위로 설정하는 것이 바람직하고, 5×102Pa ~ 104Pa 범위로 설정하는 것이 더 바람직하다.A sintering process (process B) can be performed by hold | maintaining for 10 to 600 minutes in said atmosphere pressure and temperature range. In this embodiment, since the atmospheric gas pressure at the time of temperature rising and in process B is set to 1 Pa-1 * 10 <5> Pa, sintering reaction advances rapidly in the state in which evaporation of RH bulk body was suppressed. If the atmospheric gas pressure in the step B is less than 1 Pa, evaporation of the heavy rare earth element (RH) proceeds from the RH bulk body, making it difficult to advance only the sintering reaction. On the other hand, if the atmospheric gas pressure in step B exceeds 1 × 10 5 Pa, gas may remain in the powder compact during the sintering process, and voids may remain in the sintered magnet body. Therefore, it is preferable to set the atmospheric gas pressure in the process B in the range of 1 Pa to 1 × 10 5 Pa, more preferably in the range of 5 × 10 2 Pa to 10 4 Pa.

소결 공정(공정 B) 종료 후, 처리실(6)의 분위기 온도를 800℃ ~ 950℃로 강하시킨다(공정 B′1). 그 후, 분위기 가스 압력을 1×10-5Pa ~ 1Pa로 감압한다(공정 B′2). 중희토류 원소(RH)의 확산에 적절한 온도는 800℃ ~ 950℃이며, 이 온도 범위로 저하시키는 과정(공정 B′1)에서는 RH 벌크체의 증발을 억제하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 분위기 온도를 800℃ ~ 950℃로 저하시킨 후 분위기 압력의 저하(공정 B′2)를 개시한다. 따라서, 증착·확산에 적절한 온도로 강하시키고 나서 RH 벌크체의 증발을 개시시켜 확산 공정 C를 효율적으로 행할 수 있다.After completion of the sintering step (step B), the ambient temperature in the processing chamber 6 is dropped to 800 ° C. to 950 ° C. (step B ′ 1 ). Thereafter, the atmospheric gas pressure is reduced to 1 × 10 −5 Pa to 1 Pa (step B ′ 2 ). The temperature suitable for the diffusion of the heavy rare earth element (RH) is 800 ° C to 950 ° C, and it is preferable to suppress evaporation of the RH bulk body in the process of reducing the temperature to this temperature range (step B ' 1 ). In this embodiment, after lowering the atmosphere temperature at 800 ℃ ~ 950 ℃ discloses a reduction (step B '2) of the atmospheric pressure. Therefore, after dropping to a temperature suitable for vapor deposition and diffusion, evaporation of the RH bulk body can be initiated, and the diffusion step C can be efficiently performed.

확산 공정 C에서는, 분위기 가스 압력을 1×10-5Pa ~ 1Pa, 처리실 온도를 800℃ ~ 950℃로 유지하여 전술한 증착·확산을 진행시킨다. 확산 공정 C에서는 증착·확산에 의해 입계 확산이 우선적으로 일어나기 때문에, 입자내 확산층의 형성 을 억제하여 잔류 자속 밀도(Br)의 저하를 억제할 수 있다.In the diffusion process C, the above-mentioned vapor deposition and diffusion are advanced by maintaining the atmospheric gas pressure at 1 × 10 -5 Pa to 1Pa and the process chamber temperature at 800 ° C to 950 ° C. In the diffusion process C, since grain boundary diffusion occurs preferentially by vapor deposition and diffusion, the formation of the intraparticle diffusion layer can be suppressed and the decrease in the residual magnetic flux density (B r ) can be suppressed.

도 3은, 도 2에 나타내는 실시형태와는 다른 압력 온도 변화를 나타내는 그래프이다. 도 3에 나타내는 예에서는, 소결 공정 B가 종료되기 전에 분위기 가스 압력을 내린다(공정 B″1). 그리고, 분위기 가스 압력 1×10-5Pa ~ 1Pa, 처리실 내의 온도 1000℃ ~ 1200℃에서 10분 ~ 300분간의 열처리(공정 B″2)를 행한 후, 처리실(6)의 온도를 800℃ ~ 950℃로 강하시킨다(공정 B″3). 도 3의 예에서는, 소결 공정 B의 도중에 RH 벌크체의 증발을 개시하므로, 전체 공정의 전체 시간을 단축하는 것이 가능해진다.FIG. 3 is a graph showing a pressure temperature change different from the embodiment shown in FIG. 2. In the example shown in FIG. 3, the atmospheric gas pressure is lowered before the sintering step B is finished (step B ″ 1 ). Then, after performing a heat treatment (step B ″ 2 ) for 10 minutes to 300 minutes at an atmosphere gas pressure of 1 × 10 −5 Pa to 1Pa and a temperature of 1000 ° C. to 1200 ° C. in the processing chamber, the temperature of the processing chamber 6 is 800 ° C. to Drop to 950 ° C. (step B ″ 3 ). In the example of FIG. 3, since evaporation of RH bulk body is started in the middle of sintering process B, it becomes possible to shorten the whole time of a whole process.

한편, 소결 공정을 행하기 전의 승온은 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 일정한 레이트로 행할 필요는 없으며, 승온 도중에 예를 들어, 650℃ ~ 1000℃ 범위 내의 온도로 10분 ~ 240분간 유지하는 공정을 추가해도 된다.On the other hand, the temperature raising before performing a sintering process does not need to be performed at a constant rate, as shown to FIG. 2 and FIG. You may add a process.

한편, 본 실시형태에 있어서의 확산 공정은 소결 자석체의 표면 상황에 민감하지 않아, 확산 공정 전에 소결 자석체의 표면에 Al이나 Zn이나 Sn으로 이루어지는 막이 형성되어 있어도 무방하다. Al이나 Zn이나 Sn은 저융점 금속이며, 또한 소량이면 자석 특성을 열화시키지 않고, 상기 확산의 장애도 되지 않기 때문이다. Al이나 Zn이나 Sn 등의 원소를 RH 벌크체에 함유시켜도 된다.On the other hand, the diffusion process in this embodiment is insensitive to the surface condition of the sintered magnet body, and a film made of Al, Zn or Sn may be formed on the surface of the sintered magnet body before the diffusion process. This is because Al, Zn, or Sn is a low melting point metal, and if it is a small amount, it does not deteriorate the magnet characteristic and does not hinder the diffusion. Elements such as Al, Zn, and Sn may be contained in the RH bulk body.

이상의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 종래의 공정을 크게 변경하지 않고 중희토류 원소(RH)(Dy, Ho 및 Tb으로 이루어지는 군으로 부터 선택된 적어도 1종)의 입계 확산을 행함으로써, 소결 자석체 내부의 깊은 위치까지 중희토류 원소(RH)를 공급하고, 주상 외각부에서 경희토류 원소(RL)를 효율적으로 중희토류 원소(RH)로 치환할 수 있다. 그 결과, 잔류 저속 밀도(Br)의 저하를 억제하면서 보자력(HcJ)을 상승시키는 것이 가능해진다.As can be seen from the above description, in the present embodiment, grain boundary diffusion of the heavy rare earth element (RH) (at least one selected from the group consisting of Dy, Ho and Tb) is performed without greatly changing the conventional process. The heavy rare earth element (RH) can be supplied to a deep position inside the sintered magnet body, and the light rare earth element (RL) can be efficiently replaced with the heavy rare earth element (RH) at the columnar outer portion. As a result, it becomes possible to raise the coercive force H cJ while suppressing the decrease in the residual low speed density B r .

실시예Example

(실시예 1)(Example 1)

먼저, Nd:31.8, B:0.97, Co:0.92, Cu:0.1, Al:0.24, 잔부:Fe(질량%)의 조성을 가지도록 배합한 합금을 이용하여 스트립 캐스팅법에 의해 두께 0.2㎜ ~ 0.3㎜의 합금 박편을 제작하였다.First, thickness 0.2mm to 0.3mm by the strip casting method using the alloy mix | blended so that it may have composition of Nd: 31.8, B: 0.97, Co: 0.92, Cu: 0.1, Al: 0.24, remainder: Fe (mass%). Alloy flakes were prepared.

이어서, 이 합금 박편을 용기 내에 충전하고, 수소 처리 장치 내에 수용하였다. 그리고, 수소 처리 장치 내부를 압력 500kPa의 수소 가스 분위기로 충전함으로써, 실온에서 합금 박편에 수소흡장시킨 후 방출시켰다. 이와 같은 수소 처리를 행함으로써, 합금 박편을 취화하여 크기 약 0.15㎜ ~ 0.2㎜의 부정형 분말을 제작하였다.This alloy flake was then filled into a vessel and housed in a hydrotreating apparatus. Then, the inside of the hydrotreating apparatus was filled in a hydrogen gas atmosphere at a pressure of 500 kPa to hydrogenate the alloy flakes at room temperature and then discharged. By performing such a hydrogen treatment, the alloy flakes were embrittled to produce an amorphous powder having a size of about 0.15 mm to 0.2 mm.

상기의 수소 처리에 의해 제작한 조분쇄 분말에 대해 분쇄조제로서 0.05wt%의 스테아린산아연을 첨가하여 혼합한 후, 제트밀 장치에 의한 분쇄 공정을 행함으로써, 분말 입경 약 3㎛의 미분말을 제작하였다.To the crude pulverized powder produced by the above hydrotreating, 0.05 wt% of zinc stearate was added as a grinding aid and mixed, followed by a pulverization step with a jet mill apparatus to produce a fine powder having a powder particle size of about 3 탆. .

이렇게 제작한 미분말을 프레스 장치에 의해 성형하여 분말 성형체를 제작하였다. 구체적으로, 인가 자계 중에서 분말 입자를 자계 배향시킨 상태로 압축하여 프레스 성형하였다. 그 후, 성형체를 프레스 장치로부터 빼내어 진공로에 의해 1020℃에서 4시간의 소결 공정을 행하였다. 이렇게 하여 소결체 블록을 제작한 후 이 소결체 블록을 기계적으로 가공함으로써, 두께 1㎜×세로 10㎜×가로 10㎜의 소결 자석체를 얻었다.The fine powder thus produced was molded by a press device to produce a powder compact. Specifically, the powder particles were pressed in a magnetic field oriented state in an applied magnetic field and pressed. Thereafter, the molded article was taken out of the press apparatus and sintered at 1020 占 폚 for 4 hours by a vacuum furnace. In this way, after producing a sintered compact block, the sintered compact block was mechanically processed, and the sintered magnet body of thickness 1mm x length 10mm x side 10mm was obtained.

이 소결 자석체를 0.3% 질산 수용액으로 산세하여 건조시킨 후, 도 1에 나타내는 구성을 가지는 처리 용기 내에 배치하였다. 본 실시예에서 사용하는 처리 용기는 Mo으로 형성되어 있으며, 복수의 소결 자석체를 지지하는 부재와, 2장의 RH 벌크체를 지지하는 부재를 구비하고 있다. 소결 자석체와 RH 벌크체의 간격은 5㎜ ~ 9㎜ 정도로 설정하였다. RH 벌크체는 순도 99.9%의 Dy으로 형성되고, 30㎜×30㎜×5㎜ 사이즈를 가지고 있다.The sintered magnet body was pickled with 0.3% nitric acid aqueous solution and dried, and then placed in a processing container having the configuration shown in FIG. 1. The processing container used in this embodiment is formed of Mo, and is provided with a member for supporting a plurality of sintered magnet bodies and a member for supporting two RH bulk bodies. The distance between the sintered magnet body and the RH bulk body was set to about 5 mm to 9 mm. The RH bulk body is formed of Dy having a purity of 99.9% and has a size of 30 mm x 30 mm x 5 mm.

이어서, 도 1의 처리 용기를 진공 열처리로에서 가열하여 열처리를 행하였다. 열처리 조건은 이하의 표 1에 나타내는 바와 같다. 한편, 이하에 특별히 나타내지 않는 한, 열처리 온도는 소결 자석체 및 그것과 거의 같은 RH 벌크체의 온도를 의미하는 것으로 한다.Subsequently, the processing vessel of FIG. 1 was heated in a vacuum heat treatment furnace to perform heat treatment. The heat treatment conditions are as shown in Table 1 below. In addition, unless otherwise indicated below, heat processing temperature shall mean the temperature of a sintered magnet body and the RH bulk body substantially the same.

조건Condition 온도
[℃]
Temperature
[° C]
시간
[분]
time
[minute]
압력
[Pa]
pressure
[Pa]
XX 900900 3030 1.0×10-2 1.0 × 10 -2 YY 180180 ZZ 950950

표 1에 나타내는 조건으로 열처리를 행한 후, 에이징 처리(압력 2Pa, 500℃에서 60분)를 행하였다.After the heat treatment was performed under the conditions shown in Table 1, an aging treatment (pressure 2 Pa, 60 minutes at 500 ° C) was performed.

또한, 소결 자석체의 표면을 배럴 방식의 전자선 가열 증착법(출력 16kW, 30분)에 의해 Al 코팅(두께:1㎛)한 샘플도 준비하여, 표 1에 나타내는 조건 X, Y로 열처리를 행하였다. 열처리 후 에이징 처리(압력 2Pa, 500℃에서 60분)를 행하였다.Moreover, the sample which Al-coated (thickness: 1 micrometer) of the surface of the sintered magnet body by the barrel type electron beam heating vapor deposition method (output 16kW, 30 minutes) was also prepared, and it heat-processed on the conditions X and Y shown in Table 1. . After the heat treatment, an aging treatment (pressure 2 Pa, 60 minutes at 500 ° C) was performed.

각 샘플에 대해, 3MA/m의 펄스 착자를 행한 후, B-H 트레이서로 자석 특성(잔류 자속 밀도:Br, 보자력:HcJ)을 측정하였다. 또한, EPMA(시마즈 제작소제 EPM-810)에 의해 자석 내부로의 Dy의 확산 상황을 평가하였다. 측정에 의해 얻어진 잔류 자속 밀도(Br) 및 보자력(HcJ)을 이하의 표 2에 나타낸다.For each sample, pulse magnetization of 3 MA / m was performed, and then the magnetic properties (residual magnetic flux density: B r , coercive force: H cJ ) were measured with a BH tracer. In addition, the diffusion state of Dy into the magnet was evaluated by EPMA (EPM-810 manufactured by Shimadzu Corporation). The residual magnetic flux density (B r ) and coercive force (H cJ ) obtained by the measurement are shown in Table 2 below.

샘플Sample Al 피막Al film 열처리 조건Heat treatment condition Br
[T]
B r
[T]
HcJ
[kA/m]
H cJ
[kA / m]
1One 없음none 확산 없음 no spread 1.401.40 850850 22 없음none XX 1.401.40 12111211 33 있음has exist XX 1.391.39 12281228 44 없음none YY 1.391.39 14021402 55 있음has exist YY 1.381.38 14221422 66 없음none ZZ 1.371.37 16011601

샘플 1의 비교예에서는, Dy의 증착·확산 처리는 행하지 않고, 샘플 2 내지 샘플 6과 같은 열처리 조건으로 에이징 처리를 행하였다. 표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 있어서의 Dy 확산을 행한 샘플 2 내지 샘플 6에서는 비교예 (샘플 1)에 비해 보자력(HcJ)이 대폭 향상되었다. 또한, 확산을 행하기 전에 Al막(두께 1㎛)을 소결 자석체 표면에 형성한 샘플 3 및 샘플 4에서도 특별히 Al막의 존재가 Dy 확산의 지장이 되지 않으며, 보자력(HcJ)이 향상되는 것을 알 수 있다.In the comparative example of the sample 1, the aging process was performed on the same heat processing conditions as Sample 2-6, without performing Dy deposition and diffusion process. As can be seen from Table 2, in Samples 2 to 6 in which Dy diffusion in the present invention was performed, the coercive force (H cJ ) was significantly improved compared to Comparative Example (Sample 1). In addition, in the samples 3 and 4 in which the Al film (1 μm in thickness) was formed on the surface of the sintered magnet body before diffusion, the presence of the Al film does not interfere with Dy diffusion, and the coercive force (H cJ ) is improved. Able to know.

도 4 및 도 5는, 각각, 샘플 2 및 샘플 4에 대해 얻어진 단면 EPMA 분석 결과를 나타내는 사진이다. 도 4의 (a), (b), (c) 및 (d)는, 각각, BEI(반사 전자선 이미지), Nd, Fe 및 Dy의 분포를 나타내는 맵핑 사진이다. 도 5에 대해서도 마찬가지이며, 각 사진의 상부면이 소결 자석체의 표면에 상당하고 있다.4 and 5 are photographs showing cross-sectional EPMA analysis results obtained for Samples 2 and 4, respectively. (A), (b), (c) and (d) of FIG. 4 are mapping photographs which show distribution of BEI (reflected electron beam image), Nd, Fe, and Dy, respectively. The same applies to FIG. 5, and the upper surface of each photograph corresponds to the surface of the sintered magnet body.

도 4의 (d) 및 도 5의 (d) 사진에서는, Dy이 상대적으로 높은 농도로 존재하는 부분이 밝게 나타나 있다. 이들 사진으로부터 알 수 있는 바와 같이, Dy이 상대적으로 높은 농도로 존재하는 영역은 입계 근방이다. 자석 표면에 가까운 부분에서 주상 중앙부에 입계 근방과 동일한 정도의 농도로 Dy이 확산된 영역은 적다. Dy막을 소결 자석체 표면에 퇴적시키고, 그 Dy막으로부터 Dy을 소결 자석체의 내부로 확산시키는 방법에 따르면, 소결 자석체의 표면에 가까운 영역에서 높은 농도로 Dy이 확산된 주상이 다수 관찰된다.In FIG. 4 (d) and FIG. 5 (d), the portion where Dy is present at a relatively high concentration is shown brightly. As can be seen from these photographs, the region where Dy is present at a relatively high concentration is near the grain boundary. In the portion near the magnet surface, there are few regions where Dy is diffused at the same concentration near the grain boundary in the center of the columnar phase. According to the method of depositing a Dy film on the surface of a sintered magnet body and diffusing Dy into the inside of a sintered magnet body, many columnar phases in which Dy was diffused in high density | concentration are observed in the area | region near the surface of a sintered magnet body.

본 발명에 따르면, 소결 자석체의 표면으로부터 깊이 100㎛까지의 표층 영역에서도 주상(Nd2Fe14B형 화합물 결정립)의 중앙부에는 Dy이 확산되어 있지 않아, 주상 중앙부의 Dy 농도는 입계 근방의 Dy 농도보다 낮다. 이는, 상기의 표층 영역에서 입자내 확산이 진행되기 전에 Dy이 입계상을 통해 소결 자석체의 내부로 확산되었음을 의미하고 있다. 따라서, 잔류 자속 밀도(Br)를 거의 저하시키지 않고, 보자력(HcJ)이 향상된 희토류 소결 자석을 얻을 수 있다.According to the present invention, Dy is not diffused in the central portion of the columnar phase (Nd 2 Fe 14 B-type compound crystal grain) even in the surface layer region from the surface of the sintered magnet body to a depth of 100 µm, and the Dy concentration at the central portion of the columnar phase is Dy near the grain boundary. Lower than concentration. This means that Dy diffused into the sintered magnet body through the grain boundary phase before the intra-particle diffusion in the surface layer region. Therefore, a rare earth sintered magnet having improved coercive force H cJ can be obtained with almost no decrease in residual magnetic flux density B r .

도 6은, 샘플 2 및 샘플 3에 대해, 주상 중앙부 및 입계 3중점에 있어서의 Dy 농도를 측정한 결과를 나타내고 있다. 여기서, 샘플 2에 있어서의 주상 중앙부 및 입계 3중점의 Dy 농도는, 각각, ‘◆’ 및 ‘◇’로 나타내고, 샘플 3에 있어서의 주상 중앙부 및 입계 3중점의 Dy 농도는, 각각, ‘●’ 및 ‘○’로 나타내고 있다.FIG. 6: shows the result of having measured Dy density | concentration in columnar center part and a grain boundary triple point about the sample 2 and the sample 3. FIG. Here, Dy density | concentration of columnar center part and a grain boundary triple point in sample 2 is represented by "◆" and "◇", respectively, and Dy density | concentration of the columnar center part and grain boundary triple point in sample 3 is respectively "●". 'And' ○ '.

소결 자석체의 표면으로부터 약 50㎛ 깊이에 위치하는 영역에서는 주상 중앙부의 Dy 농도는 극히 낮은데 대해, 입계 3중점의 Dy 농도는 현저하게 상승되어 있다. 한편, 소결 자석체의 표면으로부터 500㎛ 깊이에 위치하는 영역에서는 어느 샘플에서도 Dy은 거의 검출되지 않았다.In the region located about 50 mu m deep from the surface of the sintered magnet body, the Dy concentration at the center of the columnar phase is extremely low, while the Dy concentration at the grain boundary triple point is significantly increased. On the other hand, Dy was hardly detected in any sample in the region located at a depth of 500 mu m from the surface of the sintered magnet body.

도 7은, 샘플 4 및 샘플 5에 대해, 주상 중앙부 및 입계 3중점에 있어서의 Dy 농도를 측정한 결과를 나타내고 있다. 샘플 4 및 샘플 5의 주상 중앙부에 대해서는, Dy 농도가 가장 높았던 위치를 α, Dy 농도가 가장 낮았던 위치를 β로 표기하기로 한다. 샘플 4에 있어서의 주상 중앙부 α, 주상 중앙부 β 및 입계 3중점의 Dy 농도는, 각각, ‘◆’, ‘△’ 및 ‘◇’로 나타내고, 한편 샘플 5에 있어서의 주상 중앙부 α, 주상 중앙부 β 및 입계 3중점의 Dy 농도는, 각각, ‘●’, ‘□’ 및 ‘○’로 나타낸다.FIG. 7 shows the results of measuring Dy concentrations in the columnar center and the grain boundary triple points for Samples 4 and 5. FIG. For the columnar central portions of the samples 4 and 5, the position where the Dy concentration was the highest was denoted by α and the position where the Dy concentration was the lowest by β. The Dy concentrations of the columnar center α, the columnar center β, and the grain boundary triple point in Sample 4 are represented by '◆', '△' and '◇', while the columnar center α and the columnar center β in Sample 5, respectively. And the Dy concentration at the grain boundary triple point are represented by '●', '□' and '○', respectively.

이상의 결과로부터, 모든 샘플에서 주상 중앙부와 입계상 사이에 Dy 농도에 2mol%(=2원자%) 이상의 차이가 발생하였다.From the above results, a difference of 2 mol% (= 2 atomic%) or more in the Dy concentration occurred between the central portion of the columnar phase and the grain boundary phase in all samples.

(실시예 2)(Example 2)

실시예 1에 대해 설명한 방법과 마찬가지의 방법에 따라 제작한 소결 자석체를 준비하였다. 사이즈는 7㎜×7㎜×3㎜였다. 자화 방향은 두께 3㎜ 방향으로 설정하였다. 상기의 소결 자석체를 0.3% 질산으로 산세하고 건조시킨 후, 도 1에 나타내는 바와 같은 Dy판(30㎜×30㎜×5㎜, 99.9%)과 대향하도록 배치하였다.The sintered magnet body produced according to the method similar to the method demonstrated about Example 1 was prepared. The size was 7 mm x 7 mm x 3 mm. The magnetization direction was set to the thickness 3mm direction. The sintered magnet body was pickled with 0.3% nitric acid and dried, and then placed so as to face the Dy plate (30 mm x 30 mm x 5 mm, 99.9%) as shown in FIG.

이어서, 도 1의 처리 용기를 진공 열처리로에서 가열하고, 표 3에 나타내는 조건으로 열처리를 행한 후, 에이징 처리(압력 2Pa, 500℃에서 60분)를 행하였다.Subsequently, the process container of FIG. 1 was heated in the vacuum heat processing furnace, and after heat processing on the conditions shown in Table 3, the aging process (60 minutes at 2Pa and 500 degreeC) was performed.

압력
[Pa]
pressure
[Pa]
750℃750 ℃ 800℃800 ° C 850℃850 900℃900 950℃950 ℃
300min300 min 30min30min 120min120min 30min30min 1×10-2 1 × 10 -2 샘플
8
Sample
8
샘플
9
Sample
9
샘플
10
Sample
10
샘플
11
Sample
11
샘플
12
Sample
12
샘플
13
Sample
13
1.01.0 -- -- -- 샘플
14
Sample
14
-- --
1×102 1 × 10 2 -- -- -- 샘플
15
Sample
15
-- --
1×105
대기압 Ar
플로우
1 × 10 5
Atmospheric pressure Ar
Flow
-- -- -- 샘플
16
Sample
16
-- --

한편, 확산 처리를 행하지 않고 실시예 2와 마찬가지의 조건으로 에이징 처리를 행한 비교예를 샘플 7로 한다. 에이징 처리 후, B-H 트레이서로 자석 특성(잔류 자속 밀도(Br), 보자력(HcJ))을 측정하였다. 측정 결과를 이하의 표 4에 나타낸다.On the other hand, the comparative example which performed the aging process on the conditions similar to Example 2 without performing a diffusion process is set to sample 7. After the aging treatment, the magnet properties (residual magnetic flux density (B r ), coercive force (H cJ )) were measured with a BH tracer. The measurement results are shown in Table 4 below.

샘플Sample Br
[T]
B r
[T]
HcJ
[kA/m]
H cJ
[kA / m]
77 1.421.42 911911 88 1.421.42 923923 99 1.421.42 943943 1010 1.421.42 10791079 1111 1.421.42 11121112 1212 1.401.40 13521352 1313 1.401.40 12981298 1414 1.421.42 11431143 1515 1.421.42 11001100 1616 1.421.42 909909

이러한 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에서는, 소결 자석체의 두께가 3㎜라도 잔류 자속 밀도(Br)를 거의 저하시키지 않고 보자력(HcJ)을 대폭 향상시키고 있다.As can be seen from these results, in the present embodiment, even if the thickness of the sintered magnet body is 3 mm, the coercive force H cJ is greatly improved without substantially reducing the residual magnetic flux density B r .

도 8의 (a) 및 도 8의 (b)는, 각각, 처리 온도와 잔류 자속 밀도(Br) 및 보자력(HcJ)의 관계를 나타내는 그래프이다. 이들 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 보자력(HcJ)은 처리 온도(압력:1×10-2Pa, 시간:30min)의 증가에 수반하여 증대되고 있다. 그래프 중, ‘산세 마감’은 소결 자석체의 표면을 0.3% 질산으로 세정한 후 표면에 피막을 형성하지 않은 샘플을 의미하고, ‘Al 코팅’은 소결 자석체 표면에 전자선 가열 증착법으로 Al막을 퇴적시킨 샘플을 의미한다.8A and 8B are graphs showing the relationship between the processing temperature, the residual magnetic flux density B r , and the coercive force H cJ , respectively. As can be seen from these graphs, the coercive force H cJ is increased with the increase of the processing temperature (pressure: 1 × 10 −2 Pa, time: 30 min). In the graph, 'pickling finish' refers to a sample in which the surface of the sintered magnet body is cleaned with 0.3% nitric acid and no film is formed on the surface, and 'Al coating' deposits an Al film on the sintered magnet body by electron beam heating deposition. Means a sample.

도 9의 (a) 및 도 9의 (b)는, 각각, 처리 시간과 잔류 자속 밀도(Br) 및 보자력(HcJ)의 관계를 나타내는 그래프이다. 이들 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 보자력(HcJ)은 처리 시간(압력:1×10-2Pa, 온도:900℃)의 증가에 수반하여 증대되고 있다. 그래프 중, ‘산세 마감’ 및 ‘Al 코팅’은 상술한 바와 같으며, ‘절단 마감’이란, 다이아몬드 커터에 의한 절단 마감처리한 것을 의미한다.9A and 9B are graphs showing the relationship between the processing time, the residual magnetic flux density B r , and the coercive force H cJ , respectively. As can be seen from these graphs, the coercive force (H cJ ) is increased with the increase of the treatment time (pressure: 1 × 10 −2 Pa, temperature: 900 ° C.). In the graphs, 'pickling finish' and 'Al coating' are as described above, and 'cut finish' means a cutting finish by a diamond cutter.

도 10의 (a) 및 도 10의 (b)는, 각각, 처리 용기 내의 압력과 잔류 자속 밀도(Br) 및 보자력(HcJ)의 관계를 나타내는 그래프이다. 그래프의 횡축은 처리 용기 내의 아르곤 가스 분위기의 압력을 나타내고 있었다. 도 10의 (b)로부터 알 수 있는 바와 같이, 압력 1×102Pa 이하의 경우 보자력(HcJ)은 압력에 거의 의존하지 않는다. 압력이 1×105Pa(대기압)인 경우 보자력(HcJ)의 향상 효과는 얻어지지 않았다. 자석 표면의 EPMA 분석에 따르면, 처리 용기 내의 압력이 대기압인 경우에는, Dy이 증착·확산되어 있지 않음을 알 수 있었다. 이 결과로부터, 처리 분위기의 압력이 충분히 높으면 Dy판을 가열하더라도 근접한 소결 자석체에는 Dy이 증착·확산되지 않도록 하는 것이 가능하다. 따라서, 분위기 압력을 제어함으로써, 소결 공정과 Dy 증착·확산 공정을 동일한 처리실 내에서 순차적으로 행하는 것도 가능하다. 즉, 소결 공정을 행할 때에는 분위기 압력을 충분히 높여 Dy판으로부터의 Dy의 증착·확산이 억제된 상태로 소결을 진행시킨다. 그리고, 소결이 완료된 후 분위기 압력을 저하시킴으로써, Dy판으로부터 소결 자석체로 Dy을 공급하고, 또한 확산시키는 것이 가능하다. 이와 같이 동일 장치 내에서 소결 공정과 Dy 확산 공정을 행할 수 있으면 제조 비용의 저감이 가능해진다.10A and 10B are graphs showing the relationship between the pressure in the processing vessel, the residual magnetic flux density B r , and the coercive force H cJ , respectively. The horizontal axis of the graph indicates the pressure of the argon gas atmosphere in the processing vessel. As can be seen from FIG. 10B, the coercive force H cJ hardly depends on the pressure when the pressure is 1 × 10 2 Pa or less. When the pressure was 1 × 10 5 Pa (atmospheric pressure), an improvement effect of the coercive force (H cJ ) was not obtained. According to the EPMA analysis of the magnet surface, it was found that Dy was not deposited and diffused when the pressure in the processing container was atmospheric pressure. From this result, if the pressure in the processing atmosphere is sufficiently high, it is possible to prevent Dy from being deposited and diffused in the adjacent sintered magnet body even when the Dy plate is heated. Therefore, by controlling the atmospheric pressure, it is also possible to sequentially perform the sintering step and the Dy deposition / diffusion step in the same process chamber. That is, when performing a sintering process, sintering advances in the state in which the atmospheric pressure was fully raised and the deposition and diffusion of Dy from a Dy board were suppressed. Then, after the sintering is completed, the atmospheric pressure is lowered, whereby Dy can be supplied from the Dy plate to the sintered magnet body and further diffused. Thus, if the sintering process and the Dy diffusion process can be performed in the same apparatus, manufacturing cost can be reduced.

(실시예 3)(Example 3)

본 실시예에서는, Dy 석출과 처리 분위기의 압력(진공도)의 관계를 검토하였다. 본 실시예에서는, 도 11에 나타내는 Mo제 용기(Mo팩)를 이용하여, 그 내부에 Dy판(30㎜×30㎜×5㎜, 99.9%)을 세팅하였다. Mo팩의 내벽에는 Nb박이 접착되어 있다. 도 11의 Mo팩을 진공 열처리로 내에 수용하여 900℃에서 180분의 열처리를 행하였다. 진공 열처리로 내부의 압력(진공도)은 (1) 1×10-2Pa, (2) 1Pa, (3) 150Pa의 3 조건으로 하였다.In the present Example, the relationship between the Dy precipitation and the pressure (vacuum degree) of the processing atmosphere was examined. In the present Example, the Dy board (30 mm x 30 mm x 5 mm, 99.9%) was set in the inside using the container made from Mo (Mo pack) shown in FIG. Nb foil is adhere | attached on the inner wall of Mo pack. The Mo-pack shown in FIG. 11 was accommodated in a vacuum heat treatment furnace, and heat-processed for 180 minutes at 900 degreeC. The pressure (vacuum degree) inside the vacuum heat treatment furnace was made into 3 conditions of (1) 1 * 10 <-2> Pa, (2) 1Pa, and (3) 150Pa.

도 12는, 열처리 후에 있어서의 Mo팩 내벽의 외관 관찰 결과를 나타내는 사진이다. Mo팩의 내벽면상에서 변색되어 있는 부분이 Dy 석출 영역이다. (1)의 진공도에서는, Dy은 Mo팩의 내벽 전 영역에 균일하게 퇴적되어 있다. (2)의 진공도에서는, Dy판의 근방에만 Dy 퇴적이 생겨 있다. (3)의 진공도에서는, Dy 증발량이 적어져 Dy 퇴적 영역의 면적도 축소되어 있다. 한편, 변색 부분에는 Dy은 거의 성막되어 있지 않으며, 일단 내벽의 변색 부분에 부착된 Dy이 다시 기화되어 있는 것으로 추측된다. 이와 같이 열처리 분위기의 진공도를 조절함으로써, Dy의 증발 속도(양) 및 석출 영역을 제어하는 것이 가능하다.It is a photograph which shows the external appearance observation result of the Mo pack inner wall after heat processing. The discolored portion on the inner wall of the Mopack is the Dy precipitation region. In the vacuum degree of (1), Dy is uniformly deposited in the whole inner wall area | region of Mo pack. In the vacuum degree of (2), Dy deposition occurs only in the vicinity of the Dy plate. In the vacuum degree of (3), the amount of Dy evaporation decreases and the area of the Dy deposition region is also reduced. On the other hand, Dy is hardly formed in the discoloration part, and it is guessed that Dy once attached to the discoloration part of an inner wall is vaporized again. By adjusting the vacuum degree of the heat treatment atmosphere in this manner, it is possible to control the evaporation rate (amount) and the precipitation region of Dy.

(실시예 4)(Example 4)

실시예 1에 대해 설명한 방법과 마찬가지의 방법으로 제작한 소결 자석체와 Dy판(30㎜×30㎜×5㎜, 99.9%)을 도 13에 나타내는 바와 같이 배치하고, 진공 열처리로에서 900℃에서 120분의 열처리를 행하였다. 진공도는 (1) 1×10-2Pa, (2) 1Pa, (3) 150Pa의 3조건으로 설정하였다.The sintered magnet body and Dy plate (30 mm x 30 mm x 5 mm, 99.9%) produced by the method similar to the method described about Example 1 are arrange | positioned as shown in FIG. 13, and it is 900 degreeC in a vacuum heat processing furnace. 120 minutes of heat treatment were performed. The vacuum degree was set to three conditions of (1) 1 * 10 <-2> Pa, (2) 1Pa, and (3) 150Pa.

도 13에 나타내는 소결 자석체의 샘플 A 내지 샘플 C는 7㎜×7㎜×3㎜(두께:자화 방향)의 사이즈를 가지고, 샘플 D만 10㎜×10㎜×1.2㎜(두께:자화 방향)의 사이즈를 가지고 있다. 이들 소결 자석체는 모두 0.3% 질산에 의한 산세·건조 후에 열처리가 가해졌다.Samples A to C of the sintered magnet body shown in FIG. 13 have a size of 7 mm x 7 mm x 3 mm (thickness: magnetization direction), and only sample D is 10 mm x 10 mm x 1.2 mm (thickness: magnetization direction). Has the size of. All of these sintered magnet bodies were subjected to heat treatment after pickling and drying with 0.3% nitric acid.

또한, 500℃, 60분, 진공도 2Pa의 조건으로 에이징 처리를 행한 후, BH 트레이서를 이용하여 자석 특성(잔류 자속 밀도:Br, 보자력:HcJ)을 측정하였다. 표 5는, 진공도 (1) 내지 진공도 (3)에 대하여, 샘플 A 내지 샘플 D에 관한 중량 등의 데이터와 자석 특성의 측정 결과를 나타내고 있다.In addition, after the aging treatment was performed under conditions of 500 ° C., 60 minutes, and a vacuum degree of 2 Pa, magnet properties (residual magnetic flux density: B r , coercive force: H cJ ) were measured using a BH tracer. Table 5 has shown the data, such as the weight with respect to the sample A-the sample D, and the measurement result of a magnet characteristic with respect to the vacuum degree (1)-the vacuum degree (3).

처리 전 중량
/g
Weight before treatment
/ g
처리 후 중량
/g
Weight after treatment
/ g

/g
car
/ g
면적
/㎟
area
/ Mm2
증가율
/g/㎟
Growth rate
/ g / mm2
합계
/g
Sum
/ g
수율
/%
yield
/%
Br
/T
B r
/ T
HcJ
/kA·m-1
H cJ
/ kAm -1
Dy판Dy version 32.06532.065 31.98431.984 -0.081-0.081 24002400 -3.4×10-5 -3.4 × 10 -5 -0.081-0.081


45.7




45.7

-- --
Nb박Nb night 0.3580.358 0.3590.359 0.0010.001 15521552 6.4×10-7 6.4 × 10 -7

0.037



0.037

-- --
AA 1.1201.120 1.1371.137 0.0170.017 182182 9.3×10-5 9.3 × 10 -5 1.411.41 12991299 BB 1.1291.129 1.1381.138 0.0090.009 182182 4.9×10-5 4.9 × 10 -5 1.411.41 13181318 CC 1.1311.131 1.1371.137 0.0050.005 182182 2.7×10-5 2.7 × 10 -5 1.411.41 12901290 DD 0.5200.520 0.5250.525 0.0050.005 248248 2.0×10-5 2.0 × 10 -5 1.411.41 13191319 처리 전 중량
/g
Weight before treatment
/ g
처리 후 중량
/g
Weight after treatment
/ g

/g
car
/ g
면적
/㎟
area
/ Mm2
증가율
/g/㎟
Growth rate
/ g / mm2
합계
/g
Sum
/ g
수율
/%
yield
/%
Br
/T
B r
/ T
HcJ
/kA·m-1
H cJ
/ kAm -1
Dy판Dy version 31.98431.984 31.94831.948 -0.036-0.036 24002400 -1.5×10-5 -1.5 × 10 -5 -0.036-0.036


77.8




77.8

-- --
Nb박Nb night 0.3630.363 0.3640.364 0.0010.001 15521552 6.4×10-7 6.4 × 10 -7

0.028



0.028

-- --
AA 1.1301.130 1.1361.136 0.0060.006 182182 3.3×10-5 3.3 × 10 -5 1.411.41 12991299 BB 1.1301.130 1.1391.139 0.0090.009 182182 4.9×10-5 4.9 × 10 -5 1.411.41 13031303 CC 1.1311.131 1.1381.138 0.0070.007 182182 3.8×10-5 3.8 × 10 -5 1.411.41 13001300 DD 0.5130.513 0.5180.518 0.0050.005 248248 2.0×10-5 2.0 × 10 -5 1.411.41 13201320 처리 전 중량
/g
Weight before treatment
/ g
처리 후 중량
/g
Weight after treatment
/ g

/g
car
/ g
면적
/㎟
area
/ Mm2
증가율
/g/㎟
Growth rate
/ g / mm2
합계
/g
Sum
/ g
수율
/%
yield
/%
Br
/T
B r
/ T
HcJ
/kA·m-1
H cJ
/ kAm -1
Dy판Dy version 33.66833.668 33.66233.662 -0.006-0.006 24002400 -2.5×10-6 -2.5 × 10 -6 -0.006-0.006


83.3




83.3

-- --
Nb박Nb night 0.3520.352 0.3530.353 0.0010.001 15521552 6.4×10-7 6.4 × 10 -7

0.005



0.005

-- --
AA 1.1311.131 1.1321.132 0.0010.001 182182 5.5×10-6 5.5 × 10 -6 1.421.42 11641164 BB 1.1301.130 1.1311.131 0.0010.001 182182 5.5×10-6 5.5 × 10 -6 1.421.42 11921192 CC 1.1281.128 1.1291.129 0.0010.001 182182 5.5×10-6 5.5 × 10 -6 1.421.42 11801180 DD 0.5120.512 0.5130.513 0.0010.001 248248 4.0×10-6 4.0 × 10 -6 1.421.42 12001200

표 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 소결 자석체 A 내지 소결 자석체 D의 특성은 거의 균일하게 향상되었다. 한편, 표 5에 나타내는 열처리 전후의 중량 변화로부터 Dy 수율을 구하였다. 여기서, Dy 수율은 (피처리재(소결 자석체나 Nb박)의 Dy 증량)/(Dy판의 감량)×100으로 나타내어진다. 진공도가 낮아짐에 따라 Dy 수율이 향상되어, (3)의 진공도에서는 약 83%가 되었다. 또한, 모든 진공도 ((1) ~ (3))에서 소결 자석체에 비해 Nb박의 중량 증가율(단위 면적당)이 현저하게 낮았다. 이는, Dy와 반응(합금화)하지 않은 Nb 표면에서는 Nb 표면에 날아와 석출된 Dy이 재증발하여 Nb박상에서의 Dy 성막에 기여하지 않음을 나타내고 있다. 바꾸어 말하면, Dy판으로부터 증발한 Dy은 소결 자석체상에 우선적으로 증착되고 확산되므로, 다른 공지의 확산 방법에 비해 Dy 수율이 향상되어 자원 절약에 크게 기여하게 된다. As can be seen from Table 5, the properties of the sintered magnet bodies A to D were almost uniformly improved. On the other hand, the Dy yield was calculated | required from the weight change before and behind the heat processing shown in Table 5. Here, Dy yield is represented by ((Dy increase of Dy of a to-be-processed material (sintered magnet body or Nb foil)) / (reduction of Dy plate) x100. As the degree of vacuum lowered, the yield of Dy improved, which was about 83% at the degree of vacuum of (3). Moreover, the weight increase rate (per unit area) of Nb foil was remarkably low compared with the sintered magnet body in all the vacuum degrees ((1)-(3)). This indicates that, on the Nb surface that did not react (alloy) with Dy, the deposited Dy flew to the Nb surface and re-evaporated did not contribute to the Dy film formation on the Nb thin film. In other words, since Dy evaporated from the Dy plate is preferentially deposited and diffused on the sintered magnet body, the Dy yield is improved as compared with other known diffusion methods, thereby greatly contributing to resource saving.

(실시예 5)(Example 5)

실시예 1에 대해 설명한 방법과 마찬가지의 방법으로 제작한 소결 자석체와 Dy판(20㎜×30㎜×5㎜, 99.9%)을 도 14에 나타내는 바와 같이 배치하고, 900℃, 1×10-2Pa의 조건으로 열처리를 행하였다. 이때, 표 6에 나타내는 바와 같이 자석과 Dy판의 거리를 바꾸었다. 소결 자석체는 7㎜×7㎜×3㎜(두께:자화 방향)를 0.3% 질산으로 산세·건조시킨 것이다. 열처리 후 500℃, 60분, 2Pa의 조건으로 에이징 처리를 행한 후, BH 트레이서로 자석 특성(잔류 자속 밀도:Br, 보자력:HcJ)을 측정하였다.Example The method described for the first and the sintered magnet body is produced in a manner similar to the Dy plate (20㎜ × 30㎜ × 5㎜, 99.9 %) and also disposed as shown in the 14, 900 ℃, 1 × 10 - The heat treatment was performed under the condition of 2 Pa. At this time, as shown in Table 6, the distance between the magnet and the Dy plate was changed. The sintered magnet body is obtained by pickling and drying 7 mm x 7 mm x 3 mm (thickness: magnetization direction) with 0.3% nitric acid. After the heat treatment, the aging treatment was performed under conditions of 500 ° C., 60 minutes, and 2 Pa, and the magnetic properties (residual magnetic flux density: B r , coercive force: H cJ ) were measured by a BH tracer.


X/㎜X / mm
1515 3030 8080 160160 30min30min -- 120min120min --

표 7 및 도 15에 나타내는 바와 같이, 소결 자석체와 Dy판의 거리에 의존하여 보자력의 향상 정도가 바뀐다. 거리 30㎜까지는 향상도에 손색이 없지만, 거리가 커지면 향상도도 작아진다. 단, 거리가 30㎜ 이상이라도 열처리 시간을 연장함으로써 보자력을 향상시킬 수 있다.As shown in Table 7 and FIG. 15, the degree of improvement of the coercive force changes depending on the distance between the sintered magnet body and the Dy plate. Although the improvement up to 30 mm is inferior, the improvement also becomes small when distance increases. However, even if the distance is 30 mm or more, the coercive force can be improved by extending the heat treatment time.

Br
[T]
B r
[T]
HcJ
[kA/m]
H cJ
[kA / m]
Br
[T]
B r
[T]
HcJ
[kA/m]
H cJ
[kA / m]
원 소재Circle material 1.421.42 911911 1.411.41 12891289 1.421.42 10961096 1.421.42 12551255 1.421.42 11021102 1.421.42 10101010 1.421.42 10331033

(실시예 6)(Example 6)

실시예 1에 대해 설명한 방법과 마찬가지의 방법으로 제작한 소결 자석체와 Dy판(30㎜×30㎜×5㎜, 99.9%)을 도 16에 나타내는 바와 같이 배치하고, 진공 열처리로에서 900℃, 1×10-2Pa의 조건으로 열처리를 행하였다 이때, Dy판의 배치를 상하, 위만, 아래만의 경우에서 열처리를 행하였다. 소결 자석체는 7㎜×7㎜×3㎜(두께:자화 방향)의 사이즈를 가지며, 0.3% 질산으로 산세하고 건조시킨 것이다.The sintered magnet body and Dy plate (30 mm x 30 mm x 5 mm, 99.9%) produced by the method similar to the method demonstrated about Example 1 are arrange | positioned as shown in FIG. 16, and it is 900 degreeC, in a vacuum heat treatment furnace, The heat treatment was performed under the condition of 1 × 10 −2 Pa. At this time, the arrangement of the Dy plates was heat-treated only in the case of top, bottom, and bottom. The sintered magnet body has a size of 7 mm x 7 mm x 3 mm (thickness: magnetization direction), pickled with 0.3% nitric acid and dried.

500℃, 60분, 2Pa의 조건으로 에이징 처리를 행한 후, BH 트레이서로 자석 특성(잔류 자속 밀도:Br, 보자력:HcJ)을 측정하였다. 도 17은 자석 특성의 측정 결과를 나타내고 있다.After the aging treatment was performed under the conditions of 500 ° C., 60 minutes, and 2 Pa, magnet characteristics (residual magnetic flux density: B r , coercive force: H cJ ) were measured with a BH tracer. 17 shows measurement results of magnet characteristics.

도 17에 나타내는 바와 같이, Dy판의 배치에 관계없이 보자력이 향상되었다. 이는, 진공 열처리시에 기화된 Dy이 소결 자석체의 표면 근방에 균일하게 존재하고 있기 때문으로 생각된다.As shown in FIG. 17, the coercive force was improved irrespective of the arrangement of the Dy plates. This is considered to be because Dy vaporized during vacuum heat treatment is uniformly present near the surface of the sintered magnet body.

도 18은, Dy판을 소결 자석체 아래에만 배치했을 때의 열처리 후의 소결 자석체 표면의 EPMA 분석 결과를 나타낸다. 도 18의 (a)는 소결 자석체의 상면 중앙부에 있어서의 분석 결과를 나타낸 사진이고, 도 18의 (b)는 소결 자석체의 하면 중앙부에 있어서의 분석 결과를 나타낸 사진이다. 소결 자석체의 상면 중앙부에서도 하면 중앙부와 거의 마찬가지로 Dy이 증착·확산되어 있음을 알 수 있다. 이는, 증발된 Dy이 소결 자석체의 표면 근방에 균일하게 분포하고 있음을 의미하고 있다.FIG. 18 shows the results of EPMA analysis on the surface of the sintered magnet body after heat treatment when the Dy plate is disposed only under the sintered magnet body. FIG. 18A is a photograph showing the analysis result at the center of the upper surface of the sintered magnet body, and FIG. 18B is a photograph showing the analysis result at the center of the lower surface of the sintered magnet body. In the center of the upper surface of the sintered magnet body, it can be seen that Dy is deposited and diffused almost in the same manner as the lower surface of the sintered magnet body. This means that the evaporated Dy is uniformly distributed near the surface of the sintered magnet body.

(실시예 7)(Example 7)

실시예 1의 조건 X(900℃×30min)로 증착·확산 처리를 행한 샘플에 대해 내습윤성 시험(80℃, 90% RH)을 행하였다. 도 19는, 내습윤성 시험 후의 자석체 표면의 녹 발생 상황을 나타내는 사진이며, ‘산세 마감’은 소결 자석체를 0.3% 질산으로 산세하여 건조시킨 후 증착·확산 처리하지 않고 에이징 처리(압력 2Pa, 500℃에서 60분)를 행한 것, ‘1-A’는 ‘산세 마감’과 같은 조건으로 산세한 후 실시예 1의 조건 X로 증착·확산 처리와 에이징 처리를 행한 것, ‘1-B’는 ‘산세 마감’과 같은 조건으로 산세한 후 실시예 1과 같은 조건으로 Al 코팅을 행하고, 실시예 1의 조건 X로 증착·확산 처리와 에이징 처리를 행한 것을 나타낸다. 도 19로부터 알 수 있는 바와 같이, ‘산세 마감’의 샘플에 비해 ‘1-A’, ‘1-B’ 모두 내습윤성이 향상되어 있다. 본 발명에 따른 확산 처리를 행하면 Dy 또는 Nd의 치밀한 혼상 조직이 형성되어 전위의 균일성이 높아지고, 그 결과 전위차 부식이 진행되기 어려워지기 때문으로 생각된다.The wet resistance test (80 degreeC, 90% RH) was performed about the sample which carried out vapor deposition and the diffusion process on condition X (900 degreeC * 30min) of Example 1. Fig. 19 is a photograph showing the rust occurrence of the surface of the magnet body after the wet resistance test, and the 'pickling finish' is an aging treatment (pressure 2Pa, without deposition and diffusion treatment) after pickling and drying the sintered magnet body with 0.3% nitric acid. 60 minutes at 500 ° C.), and '1-A' was pickled under the same conditions as 'acid pickling finish', followed by deposition, diffusion treatment, and aging treatment under the conditions X of Example 1, and '1-B'. Denotes that the Al coating is carried out under the same conditions as in Example 1 after pickling under the same conditions as the 'pickling finish', and the deposition, diffusion treatment, and aging treatment are performed under the condition X of Example 1. FIG. As can be seen from FIG. 19, compared with the sample of 'pickling finish', '1-A' and '1-B' are all improved in wet resistance. It is considered that the diffusion treatment according to the present invention forms a dense mixed phase structure of Dy or Nd, thereby increasing the uniformity of dislocations, and as a result, the potential difference corrosion becomes less likely to proceed.

(실시예 8)(Example 8)

실시예 1의 조건으로 제작한 31.8Nd-bal.Fe-0.97B-0.92Co-0.1Cu-0.24Al(질량%) 조성(Dy O% 조성)의 Nd 소결 자석을 10㎜×10㎜×3㎜(자화 방향)로 절단가공하였다. 도 20에 나타내는 바와 같이 배치하고, 900℃, 1×10-2Pa, 120분간 열처리하였다. 그 후, 500℃, 2Pa, 120분간 에이징 처리를 행하였다. 표 8에 Dy-X 합금의 조성을 나타낸다.A 10 mm x 10 mm x 3 mm Nd sintered magnet of 31.8 Nd-bal.Fe-0.97B-0.92Co-0.1Cu-0.24Al (mass%) composition (Dy O% composition) produced under the conditions of Example 1 Cutting was carried out in the (magnetization direction). It arrange | positioned as shown in FIG. 20, and heat-processed 900 degreeC, 1 * 10 <-2> Pa for 120 minutes. Thereafter, an aging treatment was performed at 500 ° C., 2 Pa for 120 minutes. Table 8 shows the composition of the Dy-X alloy.


DyDy XX DyDy XX
질량%mass% 원자%atom% DyDy 100100 00 100100 00 Dy-NdDy-Nd 5050 5050 4747 5353 Dy-AlDy-al 2525 7575 6767 3333 Dy-FeDy-Fe 8888 1212 7272 2828 Dy-InDy-in 8585 1515 8080 2020

Dy-Nd는 전율(全率) 고용 합금이므로, Dy 및 Nd의 조성 비율은 50:50(질량%)으로 하였다. 그 밖의 합금에 대해서는 Dy 및 X가 공정 화합물을 만드는 조성 비율을 선택하였다.Since Dy-Nd is a totally solid solution alloy, the composition ratio of Dy and Nd was 50:50 (mass%). For the other alloys, the composition ratio at which Dy and X make the process compound was chosen.

증착·확산 전후의 샘플에 대해 B-H 트레이서로 자석 특성(잔류 자속 밀도(Br), 보자력(HcJ))을 측정하였다. 도 21의 (a), 도 21의 (b) 및 도 21의 (c)는, 각각, 잔류 자속 밀도(Br), 보자력(HcJ) 및 각형비(Hk/HcJ)를 나타내는 그래프이다.Magnetic properties (residual magnetic flux density (B r ), coercive force (H cJ )) of the samples before and after deposition and diffusion were measured with a BH tracer. 21A, 21B and 21C are graphs showing residual magnetic flux density B r , coercive force H cJ , and square ratio H k / H cJ, respectively. to be.

도 21의 (b)의 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 모든 샘플에 대해 보자력(HcJ)이 향상되었다. 이는, 소결 자석체 내부로의 Dy 확산에 의해 주상(Nd2Fe14B 결정)의 외각부에 이방성 자계가 높은 Dy 농화층을 형성한 것에 의한 것이다. Dy-Al 이외의 Dy-X에 대해서는, Dy 단독의 경우에 비해 보자력 향상도는 동등하지만, 잔류 자속 밀도 및 각형비(Hk/HcJ)의 저하는 억제되었다. 이는, Dy 뿐만 아니라 X 원소도 증착·확산시킴으로써 입계상의 융점을 내릴 수 있었기 때문에, Dy의 확산이 더욱 촉진된 것으로 추정된다. 이 효과는 원소 X로서 Nd을 포함하는 경우에 현저하다. 이는, 벌크체가 Nd을 소결 자석체에 공급함으로써, 열처리시에 소결 자석체의 입계상으로부터 증발한 미량의 희토류 원소(Nd, Pr)를 보충할 수 있었기 때문으로 생각된다.As can be seen from the graph of FIG. 21B, the coercive force (H cJ ) was improved for all samples. This is because a Dy thickened layer having a high anisotropic magnetic field is formed in the outer portion of the columnar phase (Nd 2 Fe 14 B crystal) by Dy diffusion into the sintered magnet body. For Dy-X other than Dy-Al, the coercive force improvement is equivalent to that of Dy alone, but the decrease in residual magnetic flux density and square ratio (H k / H cJ ) was suppressed. This is because the melting point of the grain boundary can be lowered by depositing and diffusing not only Dy but also X elements, and it is estimated that diffusion of Dy is further promoted. This effect is remarkable when Nd is included as the element X. This is considered to be because the bulk body was able to replenish the trace amount of rare earth elements (Nd, Pr) evaporated from the grain boundary phase of the sintered magnet body by supplying Nd to the sintered magnet body.

한편, 상기와 같은 방법에서 표 8의 X 원소 이외의 원소(La, Ce, Cu, Co, Ag, Zn ,Sn)에 대해서도 마찬가지의 효과가 있음을 확인하였다.On the other hand, in the same method as above, it was confirmed that similar effects also exist for elements (La, Ce, Cu, Co, Ag, Zn, Sn) other than the X element in Table 8.

(실시예 9)(Example 9)

실시예 1에 대해 설명한 방법과 마찬가지의 방법으로 제작한 소결 자석체를 절단가공하여 6㎜(자화 방향)×6㎜×6㎜의 소결 자석체를 얻었다. 이 소결 자석체와 Dy판을 도 22의 (a)에 나타내는 바와 같이 배치하였다. 구체적으로, 소결 자석체의 상하에 Dy판을 두고, 소결 자석체의 자화 방향이 상하의 Dy판에 있어서의 대향면에 대해 대략 수직이 되도록 배치하였다. 이 배치 상태인 채로 진공 열처리로에서 900℃, 1×10-2Pa의 조건으로 각각 120분, 240분, 600분간의 열처리를 행하였다. 그 후, 500℃, 2Pa, 120분간의 에이징 처리를 행하였다.The sintered magnet body produced by the method similar to the method described about Example 1 was cut and obtained, and the sintered magnet body of 6 mm (magnetization direction) x 6 mm x 6 mm was obtained. This sintered magnet body and the Dy plate were arrange | positioned as shown to FIG. 22 (a). Specifically, a Dy plate was placed above and below the sintered magnet body, and the magnetization direction of the sintered magnet body was arranged so as to be substantially perpendicular to the opposing surface in the Dy plate above and below. The heat treatment for 120 minutes, 240 minutes, and 600 minutes was performed in 900 degreeC and 1 * 10 <-2> Pa, respectively in the vacuum heat processing furnace in this arrangement state. Thereafter, an aging treatment was performed at 500 ° C., 2 Pa, and 120 minutes.

도 22의 (b)는, 소결 자석체의 결정 방위를 나타내는 도면이다. 도 22의 (b)에서는, 입방체 형상을 가지는 소결 자석체의 표면 중, c축(자화 방향)에 수직인 면을 ‘aa면’, c축에 수직이 아닌 면을 ‘ac면’으로 표기하고 있다.FIG.22 (b) is a figure which shows the crystal orientation of a sintered magnet body. In (b) of FIG. 22, the surface perpendicular | vertical to c-axis (magnetization direction) among the surfaces of the sintered magnet body which has a cubic shape is represented by the "aa plane", and the surface which is not perpendicular | vertical to the c-axis is represented by the "ac plane". have.

상기 열처리시에, 시료 aa2에서는 소결 자석체의 6면 중, 2개의 ‘aa면’만 노출시키고, 그 밖의 4개의 면은 두께 0.05㎜의 Nb박으로 덮었다. 마찬가지로, 시료 ac2에서는 2개의 ‘ac면’만 노출시키고, 그 밖의 4개의 면을 두께 0.05㎜의 Nb박으로 덮었다.At the time of the said heat processing, in sample aa2, only two "aa faces" were exposed among the six faces of the sintered magnet body, and the other four faces were covered with Nb foil of 0.05 mm in thickness. Similarly, only two "ac faces" were exposed in sample ac2, and the other four faces were covered with Nb foil having a thickness of 0.05 mm.

상기 열처리 전후의 샘플에 대해 B-H 트레이서로 자석 특성(잔류 자속 밀도(Br), 보자력(HcJ))을 측정하였다.Magnetic properties (residual magnetic flux density (B r ), coercive force (H cJ )) of the samples before and after the heat treatment were measured with a BH tracer.

도 23은, 보자력(HcJ)의 증가량 및 잔류 자속 밀도(Br)의 저하량을 나타내는 그래프이다. 열처리 시간이 240분 이상이 되면, 시료 aa 및 시료 ac는 잔류 자속 밀도(Br)의 저하량은 동일한 정도이지만, 보자력(HcJ)의 향상량은 시료 aa가 시료 ac에 비해 100kA/m 정도 크다.FIG. 23 is a graph showing the amount of increase in coercive force H cJ and the amount of decrease in residual magnetic flux density B r . When the heat treatment time is 240 minutes or more, the sample aa and the sample ac have the same decrease in the residual magnetic flux density (B r ), but the improvement in the coercive force (H cJ ) is about 100 kA / m compared to the sample ac. Big.

이어서, Dy의 확산 거리를 조사하기 위해 240분 처리의 샘플을 이용하여 시료 aa2 및 시료 ac2에 대해 표면으로부터 0.2㎜씩 연삭할 때마다 B-H 트레이서로 자석 특성을 측정하였다.Subsequently, the magnet properties were measured with a B-H tracer each time the sample aa2 and the sample ac2 were ground 0.2 mm from the surface using a sample of 240 minutes treatment to investigate the diffusion distance of Dy.

도 24는, 이렇게 하여 측정된 보자력(HcJ)을 나타내는 그래프이다. 시료 ac2에서는 총 약 0.6㎜ 연삭했을 때, 보자력(HcJ)이 열처리 전의 값과 대략 같아진다. 한편, 시료 aa에서는 총 약 1.2㎜ 연삭했을 때, 보자력(HcJ)이 열처리 전의 값과 대략 같아진다. 이상으로부터 알 수 있는 바와 같이, c축 방향(배향 방향)의 확산 속도는 이것에 수직인 방향의 확산 속도의 약 2배에 달함을 알 수 있다.24 is a graph showing the coercive force H cJ measured in this way. In the sample ac2, when the total grinding was about 0.6 mm, the coercive force (H cJ ) is approximately equal to the value before the heat treatment. On the other hand, in the sample aa, when the total grinding was about 1.2 mm, the coercive force (H cJ ) is approximately equal to the value before the heat treatment. As can be seen from the above, it can be seen that the diffusion speed in the c-axis direction (orientation direction) reaches about twice the diffusion speed in the direction perpendicular to this.

(실시예 10)(Example 10)

실시예 1에 대해 설명한 방법과 마찬가지의 방법으로 제작한 두께 3㎜(자화 방향)×세로 25㎜×가로 25㎜ 사이즈의 소결 자석체에 대해, 도 25의 (a)에 나타내는 바와 같이 소결 자석체 표면의 약 50%를 Nb박으로 덮었다. 그리고, 도 1에 나타내는 바와 같이 배치하고, 진공 열처리로에서 900℃, 1×10-2Pa의 조건으로 120분간의 열처리를 행하였다. 그 후, 500℃, 2Pa, 120분간의 에이징 처리를 행하였다. 열처리 후 Nb박에 부착된 Dy은 극히 미량이며, 또한 소결 자석체와 반응하여 소결 자석체에 용착되지 않아 용이하게 벗겨낼 수 있었다.A sintered magnet body as shown in Fig. 25A for a sintered magnet body having a thickness of 3 mm (magnetization direction) x 25 mm x 25 mm in size produced by the same method as described for Example 1 About 50% of the surface was covered with Nb foil. 1, it arrange | positioned and heat-processed for 120 minutes on 900 degreeC and 1 * 10 <-2> Pa conditions in the vacuum heat processing furnace. Thereafter, an aging treatment was performed at 500 ° C., 2 Pa, and 120 minutes. Dy adhered to the Nb foil after the heat treatment was extremely small, and also reacted with the sintered magnet body and was not welded to the sintered magnet body so that it could be easily peeled off.

상기 열처리 후의 샘플에 대해 도 25의 (b)에 나타내는 개소로부터 다이아몬드 커터로 두께 3㎜(자화 방향)×세로 7㎜×가로 7㎜의 사이즈를 가지는 부분을 잘라내었다. 그리고, Dy을 확산·침투시킨 부분(샘플 E) 및 Nb박으로 싼 부분(샘플 F)의 자석 특성(잔류 자속 밀도(Br), 보자력(HcJ))을 B-H 트레이서로 측정하였다.About the sample after the said heat processing, the part which has the size of thickness 3mm (magnetization direction) x 7mm in length x 7mm in width was cut out from the location shown in FIG.25 (b) by the diamond cutter. Then, the magnetic properties (residual magnetic flux density (B r ), coercive force (H cJ )) of the portion where Dy was diffused and penetrated (sample E) and the portion wrapped with Nb foil (sample F) were measured by a BH tracer.

측정 결과를 이하의 표 9에 나타낸다. Nb박으로 싸지 않고 Dy을 확산·침투시킨 부분에서는 Nb박으로 싼 부분에 비해 보자력(HcJ)이 향상되어 있음을 확인하였다. 이와 같이, 본 실시예에 따르면, 소결 자석체의 특정 부분에 대해 선택적으로 Dy을 확산시키고, 그 부분의 자석 특성을 다른 부분과 다르게 변화시키는 것이 가능해진다.The measurement results are shown in Table 9 below. It was confirmed that the coercive force (H cJ ) was improved in the portion in which Dy was diffused and penetrated without being wrapped in Nb foil, compared to the portion wrapped in Nb foil. As described above, according to the present embodiment, it is possible to selectively diffuse Dy to a specific portion of the sintered magnet body and to change the magnetic properties of the portion differently from other portions.

샘플Sample Br
[T]
B r
[T]
HcJ
[kA/m]
H cJ
[kA / m]
EE 1.401.40 12541254 FF 1.421.42 870870

(실시예 11)(Example 11)

먼저, 표 10의 5종류의 조성(L ~ P)을 가지도록 배합한 합금의 잉곳을 이용하여 스트립 캐스팅법에 의해 두께 0.2㎜ ~ 0.3㎜의 합금 박편을 제작하였다.First, alloy flakes having a thickness of 0.2 mm to 0.3 mm were produced by the strip casting method using ingots of alloys blended to have five kinds of compositions (L to P) shown in Table 10.

이어서, 이 합금 박편을 용기 내에 충전하고, 수소 처리 장치 내에 수용하였다. 그리고, 수소 처리 장치 내부를 압력 500kPa의 수소 가스 분위기로 충전함으로써, 실온에서 합금박편에 수소흡장시킨 후 방출시켰다. 이와 같은 수소 처리를 행함으로써 합금 박편을 취화하여, 크기 약 0.15㎜ ~ 0.2㎜의 부정형 분말을 제작하였다.This alloy flake was then filled into a vessel and housed in a hydrotreating apparatus. Then, the inside of the hydrotreating apparatus was filled in a hydrogen gas atmosphere at a pressure of 500 kPa to hydrogenate the alloy flakes at room temperature and then discharged. By performing such a hydrogen treatment, the alloy flakes were embrittled, thereby producing an amorphous powder having a size of about 0.15 mm to 0.2 mm.

상기의 수소 처리에 의해 제작한 조분쇄 분말에 대해 분쇄조제로서 0.05wt%의 스테아린산아연을 첨가하여 혼합한 후, 제트밀 장치에 의한 분쇄 공정을 행함으로써 분말 입경 약 3㎛의 미분말을 제작하였다.To the crude pulverized powder produced by the above hydrotreating, 0.05 wt% zinc stearate was added as a grinding aid and mixed, followed by a pulverization step using a jet mill apparatus to produce a fine powder having a particle size of about 3 탆.

이렇게 제작한 미분말을 프레스 장치에 의해 성형하여 분말 성형체를 제작하였다. 구체적으로, 인가 자계 중에서 분말 입자를 자계 배향시킨 상태로 압축하여 프레스 성형을 행하였다. 그 후, 성형체를 프레스 장치로부터 빼내어 진공로에 의해 1020℃에서 4시간의 소결 공정을 행하였다. 이렇게 소결체 블록을 제작한 후 이 소결체 블록을 기계적으로 가공함으로써 표 11의 치수의 소결 자석체를 얻었다.The fine powder thus produced was molded by a press device to produce a powder compact. Specifically, press molding was performed by compressing the powder particles in a magnetic field-oriented state in an applied magnetic field. Thereafter, the molded article was taken out of the press apparatus and sintered at 1020 占 폚 for 4 hours by a vacuum furnace. After the sintered compact block was produced in this way, the sintered magnetic body of the dimension of Table 11 was obtained by mechanically processing this sintered compact block.

(질량%)(mass%) 조성Furtherance NdNd DyDy FeFe BB CoCo CuCu AlAl LL 32.032.0 00

bal



bal



1.0



1.0



0.9



0.9



0.1



0.1



0.2



0.2

MM 29.529.5 2.52.5 NN 27.027.0 5.05.0 OO 24.524.5 7.57.5 PP 22.022.0 10.010.0

조건Condition 증착 확산 조건Deposition Diffusion Conditions 시간time 자석 치수Magnet dimensions αalpha
1×10-2Pa
900℃

1 × 10 -2 Pa
900 ℃
120분
120 minutes
두께3㎜×세로7㎜×가로7㎜Thickness 3 mm x 7 mm x 7 mm
ββ 두께6㎜×세로7㎜×가로7㎜Thickness 6 mm x 7 mm x 7 mm γgamma 240분
240 minutes
두께3㎜×세로7㎜×가로7㎜Thickness 3 mm x 7 mm x 7 mm
δδ 두께6㎜×세로7㎜×가로7㎜Thickness 6 mm x 7 mm x 7 mm

이 소결 자석체를 0.3% 질산 수용액으로 산세하여 건조시킨 후 도 1에 나타내는 구성을 가지는 처리 용기 내에 배치하였다. 본 실시예에서 사용하는 처리 용기는 Mo으로 형성되어 있으며, 복수의 소결 자석체를 지지하는 부재와, 2장의 RH 벌크체를 지지하는 부재를 구비하고 있다. 소결 자석체와 RH 벌크체의 간격은 5㎜ ~ 9㎜ 정도로 설정하였다. RH 벌크체는 순도 99.9%의 Dy판으로 형성되고, 30㎜×30㎜×5㎜의 사이즈를 가지고 있다.The sintered magnet body was pickled with 0.3% nitric acid aqueous solution and dried, and then placed in a processing vessel having the configuration shown in FIG. 1. The processing container used in this embodiment is formed of Mo, and is provided with a member for supporting a plurality of sintered magnet bodies and a member for supporting two RH bulk bodies. The distance between the sintered magnet body and the RH bulk body was set to about 5 mm to 9 mm. The RH bulk body is formed of a Dy plate having a purity of 99.9%, and has a size of 30 mm x 30 mm x 5 mm.

이어서, 도 1의 처리 용기를 진공 열처리로에서 가열하여 증착·확산을 위한 열처리를 행하였다. 열처리의 조건은 표 11에 나타내는 바와 같다. 한편, 특별히 나타내지 않는 한 열처리 온도는 소결 자석체 및 그것과 대략 같은 RH 벌크체의 온도를 의미하는 것으로 한다.Next, the process container of FIG. 1 was heated in the vacuum heat treatment furnace, and heat processing for vapor deposition and diffusion was performed. The conditions of the heat treatment are as shown in Table 11. In addition, unless otherwise indicated, heat processing temperature shall mean the temperature of a sintered magnet body and the RH bulk body about the same.

표 11에 나타내는 조건으로 증착·확산을 행한 후, 에이징 처리(압력 2Pa, 500℃에서 60분)를 행하였다.After carrying out vapor deposition and diffusion under the conditions shown in Table 11, an aging treatment (pressure 2 Pa, 60 minutes at 500 ° C) was performed.

증착·확산 전 및 에이징 처리 후의 각 샘플에 대해 3MA/m의 펄스 착자를 행한 후 B-H 트레이서로 자석 특성(보자력:HcJ, 잔류 자속 밀도:Br)을 측정하였다. 이 측정에 의해 증착·확산을 행하기 전의 샘플의 보자력(HcJ) 및 잔류 자속 밀도(Br)에 대해, 증착·확산(에이징 처리)에 의해 생긴 변화량을 산출하였다.After performing pulse magnetization of 3 MA / m with respect to each sample before vapor deposition, diffusion, and an aging treatment, magnetic properties (magnetic force: H cJ , residual magnetic flux density: B r ) were measured with a BH tracer. By this measurement, the amount of change generated by vapor deposition and diffusion (aging treatment) was calculated for the coercive force (H cJ ) and the residual magnetic flux density (B r ) of the sample before vapor deposition and diffusion.

도 26의 (a)는, 조성 L ~ 조성 P에 대한 보자력 변화량 ΔHcJ를 나타내는 그래프이다. 그래프 중에 있어서의 ◇, □, ◆ 및 ■의 데이터 포인트는, 각각, 표 11에 있어서의 α, β, γ 및 δ의 조건으로 증착·확산을 행한 시료의 보자력 변화량 ΔHcJ를 나타내고 있다.FIG. 26A is a graph showing the coercive force variation ΔH cJ for the compositions L to P. FIG. The data points ◇, □, ◆ and ■ in the graph indicate the coercive force variation ΔH cJ of the sample which was vapor-deposited and diffused under the conditions of α, β, γ and δ in Table 11, respectively.

한편, 도 26의 (b)는, 조성 L ~ 조성 P에 대한 잔류 자속 밀도 변화량 ΔBr을 나타내는 그래프이다. 그래프 중에 있어서의 ◇, □, ◆ 및 ■의 데이터 포인트는, 각각, 표 11에 있어서의 α, β, γ 및 δ의 조건으로 증착·확산을 행한 시료의 잔류 자속 밀도 변화량 ΔBr을 나타내고 있다.26B is a graph which shows the residual magnetic flux density change amount (DELTA) B r with respect to the composition L-the composition P. FIG. The data points ◇, □, ◆ and ■ in the graph indicate the residual magnetic flux density change amount ΔB r of the sample which was deposited and diffused under the conditions of α, β, γ and δ in Table 11, respectively.

도 26의 (a) 및 도 26의 (b)로부터 알 수 있는 바와 같이, 조성 B(Dy 2.5%)의 소결 자석에서 잔류 자속 밀도(Br)의 저하를 억제하면서 가장 높은 보자력(HcJ)을 얻을 수 있었다.As can be seen from (a) and (b) of FIG. 26, the highest coercive force (H cJ ) while suppressing the decrease of the residual magnetic flux density (B r ) in the sintered magnet of composition B (Dy 2.5%) Could get

표 11의 증착·확산 전의 샘플 및 증착·확산 후(에이징 처리 후)의 샘플에 대해서 단면 연마를 행한 후, EPMA(시마즈 제작소제 EPM-1610)에 의한 분석(ZAF법)을 행하였다. 이하의 표 12는 주상 중앙부 및 입계 3중점부에 있어서의 Dy량(질량%)을 나타내고 있다. After performing cross-sectional polishing on the sample before vapor deposition and diffusion of Table 11, and the sample after vapor deposition and diffusion (after aging treatment), the analysis (ZAF method) by EPMA (EPM-1610 by Shimadzu Corporation) was performed. Table 12 below shows the amount of Dy (mass%) in the columnar center part and the grain boundary triple point part.

조성 L
Dy 0%
Composition L
Dy 0%
조성 M
Dy 2.5%
Composition M
Dy 2.5%
조성 N
Dy 5.0%
Composition N
Dy 5.0%
증착 확산
Deposition diffusion
I'm
주상Columnar 00 2.82.8 5.45.4
입계상Grain boundary 00 5.55.5 8.28.2 증착 확산
Deposition diffusion
after
주상Columnar 5.95.9 7.87.8 9.69.6
입계상Grain boundary 16.216.2 27.527.5 29.029.0 변화량
Change
주상Columnar 5.95.9 5.05.0 4.24.2
입계상Grain boundary 16.216.2 22.022.0 20.820.8

조성 M의 샘플에서 우수한 자석 특성이 얻어진 이유는 표 12로부터 알 수 있는 바와 같이, 조성 M을 가지는 샘플에서는 입계상으로의 Dy 확산을 가장 효율적으로 행할 수 있기 때문으로 추정할 수 있다.As can be seen from Table 12, the reason why excellent magnetic properties were obtained from the sample of the composition M can be estimated because Dy diffusion into the grain boundary phase can be most efficiently performed in the sample having the composition M.

(실시예 12)(Example 12)

먼저, Nd:31.8, B:0.97, Co:0.92, Cu:0.1, Al:0.24, 잔부:Fe(질량%)의 조성을 가지도록 배합한 합금의 잉곳을 이용하여 스트립 캐스팅법에 의해 두께 0.2㎜ ~ 0.3㎜의 합금 박편을 제작하였다.First, thickness 0.2mm by strip casting method using the ingot of the alloy mix | blended so that it may have composition of Nd: 31.8, B: 0.97, Co: 0.92, Cu: 0.1, Al: 0.24, remainder: Fe (mass%). A 0.3 mm alloy flake was produced.

이어서, 이 합금 박편을 용기 내에 충전하고, 수소 처리 장치 내에 수용하였다. 그리고, 수소 처리 장치 내부를 압력 500kPa의 수소 가스 분위기로 충전함으로써, 실온에서 합금 박편에 수소흡장시킨 후 방출시켰다. 이와 같은 수소 처리를 행함으로써, 합금 박편을 취화하여 크기 약 0.15㎜ ~ 0.2㎜의 부정형 분말을 제작하였다.This alloy flake was then filled into a vessel and housed in a hydrotreating apparatus. Then, the inside of the hydrotreating apparatus was filled in a hydrogen gas atmosphere at a pressure of 500 kPa to hydrogenate the alloy flakes at room temperature and then discharged. By performing such a hydrogen treatment, the alloy flakes were embrittled to produce an amorphous powder having a size of about 0.15 mm to 0.2 mm.

상기의 수소 처리에 의해 제작한 조분쇄 분말에 대해 분쇄조제로서 0.05wt%의 스테아린산아연을 첨가하여 혼합한 후, 제트밀 장치에 의한 분쇄 공정을 행함으로써, 분말 입경 약 3㎛의 미분말을 제작하였다.To the crude pulverized powder produced by the above hydrotreating, 0.05 wt% of zinc stearate was added as a grinding aid and mixed, followed by a pulverization step with a jet mill apparatus to produce a fine powder having a powder particle size of about 3 탆. .

이렇게 제작한 미분말을 프레스 장치에 의해 성형하여 20㎜×10㎜×5㎜(자계 방향)의 분말 성형체를 제작하였다. 구체적으로, 인가 자계 중에서 분말 입자를 자계 배향시킨 상태로 압축하여 프레스 성형을 행하였다. 그 후, 성형체를 프레스 장치로부터 빼내어 도 1에 나타내는 구성을 가지는 처리 용기 내에 배치하였다. 본 실시예에서 사용하는 처리 용기는 Mo으로 형성되어 있고, 복수의 성형체를 지지하는 부재와, 2장의 RH 벌크체를 지지하는 부재를 구비하고 있다. 성형체와 RH 벌크체의 간격은 5㎜ ~ 9㎜ 정도로 설정하였다. RH 벌크체는 순도 99.9%의 Dy판으로 형성되고, 30㎜×30㎜×5㎜의 사이즈를 가지고 있다.The fine powder thus produced was molded by a press apparatus to produce a powder compact of 20 mm × 10 mm × 5 mm (magnetic field direction). Specifically, press molding was performed by compressing the powder particles in a magnetic field-oriented state in an applied magnetic field. Then, the molded object was taken out from the press apparatus and it arrange | positioned in the processing container which has the structure shown in FIG. The processing container used in the present embodiment is formed of Mo, and is provided with a member for supporting a plurality of molded bodies and a member for supporting two RH bulk bodies. The space | interval of a molded object and RH bulk body was set about 5 mm-9 mm. The RH bulk body is formed of a Dy plate having a purity of 99.9%, and has a size of 30 mm x 30 mm x 5 mm.

이 처리 용기를 진공로에 수용하여 표 13에 나타내는 조건에 의해 소결 공정 및 확산 공정을 행하였다. 표 1에는, ‘1-A’ ~ ‘6-B’의 12개의 샘플에 관한 소결·확산 공정의 조건이 나타나 있다. 표 13의 ‘A’는 도 1에 나타내는 바와 같이, 분말 성형체를 Dy판과 함께 배치하여 열처리를 행한 실시예를 의미하고 있다. 한편, 표 13의 ‘B’는 Dy판을 배치하지 않고 분말 성형체에 대해 동 조건의 열처리를 행한 비교예를 나타내고 있다. 모든 샘플에 대해 확산 공정 후에 500℃, 2Pa, 120분간의 에이징 처리를 행하였다.This processing container was accommodated in a vacuum furnace, and the sintering process and the diffusion process were performed under the conditions shown in Table 13. In Table 1, the conditions of the sintering and diffusion process regarding 12 samples of "1-A"-"6-B" are shown. "A" of Table 13 means the Example which heat-processed by arrange | positioning a powder compact with a Dy board as shown in FIG. In addition, "B" of Table 13 has shown the comparative example which heat-treated on the same conditions with respect to the powder molded object, without arrange | positioning a Dy board. All the samples were subjected to an aging treatment at 500 ° C., 2 Pa, and 120 minutes after the diffusion step.

소결 공정Sintering process 열 처리 공정Heat treatment process 온도Temperature 1040℃1040 900℃900 진공도Vacuum degree 103Pa10 3 Pa 150Pa150 Pa 1×10-2Pa1 × 10 -2 Pa 1×10-2Pa1 × 10 -2 Pa 1-A1-A -
-
180분
180 minutes
-
-
120분(확산 유)
120분(확산 무)
120 minutes (diffusion)
120 minutes (no diffusion)
1-B1-B 2-A2-A -
-
120분
120 minutes
60분
60 minutes
60분(확산 유)
60분(확산 무)
60 minutes (diffusion)
60 minutes (no diffusion)
2-B2-B 3-A3-A -
-
90분
90 minutes
90분
90 minutes
30분(확산 유)
30분(확산 무)
30 minutes (diffusion)
30 minutes (no diffusion)
3-B3-B 4-A4-A 180분
180 minutes
-
-
-
-
120분(확산 유)
120분(확산 무)
120 minutes (diffusion)
120 minutes (no diffusion)
4-B4-B 5-A5-A 120분
120 minutes
-
-
60분
60 minutes
60분(확산 유)
60분(확산 무)
60 minutes (diffusion)
60 minutes (no diffusion)
5-B5-B 6-A6-A 90분
90 minutes
-
-
90분
90 minutes
30분(확산 유)
30분(확산 무)
30 minutes (diffusion)
30 minutes (no diffusion)
6-B6-B

얻어진 각 샘플에 대해 B-H 트레이서로 자석 특성(잔류 자속 밀도(Br), 보자력(HcJ))을 측정하였다.For each obtained sample, the magnetic properties (residual magnetic flux density (B r ), coercive force (H cJ )) were measured with a BH tracer.

도 27의 (a)는 12개의 샘플에 관한 잔류 자속 밀도(Br)의 측정값을 나타내는 그래프이고, 도 27의 (b)는 동 샘플에 관한 보자력(HcJ)의 측정값을 나타내는 그래프이다.(A) is a graph which shows the measured value of the residual magnetic flux density (B r ) about 12 samples, and FIG. 27 (b) is a graph which shows the measured value of the coercive force (H cJ ) regarding the sample. .

이들 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 모든 실시예(1-A, 2-A, 3-A, 4-A, 5-A, 6-A)에 대해 그 보자력(HcJ)이 비교예(1-B, 2-B, 3-B, 4-B, 5-B, 6-B)의 보자력(HcJ)을 대폭 상회하고 있음을 알 수 있다. 특히 샘플 4-A에서, 잔류 자속 밀도(Br)의 저하율이 가장 낮다. 이는, 상대적으로 높은 분위기 압력에서 소결을 완료하고 나서 Dy의 증발 확산을 개시할 경우, Dy이 가장 효과적으로 입계상으로 확산되고, 효율적으로 보자력(HcJ)을 높임을 나타내고 있다.As can be seen from these figures, the coercive force (H cJ ) for all the examples (1-A, 2-A, 3-A, 4-A, 5-A, 6-A) is shown in Comparative Example (1). It can be seen that the coercive force (H cJ ) of -B, 2-B, 3-B, 4-B, 5-B, 6-B) is significantly higher. Especially in sample 4-A, the rate of decrease of the residual magnetic flux density (B r ) is the lowest. This indicates that when the evaporation diffusion of Dy is started after completion of sintering at a relatively high atmospheric pressure, Dy diffuses most effectively into the grain boundary phase and effectively increases the coercive force (H cJ ).

(실시예 13)(Example 13)

먼저, Nd:32.0, B:1.0, Co:0.9, Cu:0.1, Al:0.2, 잔부:Fe(질량%)의 조성을 가지도록 배합한 합금을 이용하여 실시예 1과 마찬가지로 소결 자석체를 제작하였다. 이 소결 자석체를 7㎜×7㎜×3㎜ 사이즈로 절단하였다.First, a sintered magnet body was produced in the same manner as in Example 1 using an alloy blended to have a composition of Nd: 32.0, B: 1.0, Co: 0.9, Cu: 0.1, Al: 0.2, and balance: Fe (mass%). . This sintered magnet body was cut into 7 mm x 7 mm x 3 mm size.

도 1에 나타내는 구성 중 RH 벌크체(4)로서 Tb판을 이용하여 열처리를 행하였다. 열처리는 900℃ 또는 950℃, 1×10-3Pa, 120분간 행하였다. 그 후, 500℃, 2Pa, 120분간의 에이징 처리를 행하였다.In the structure shown in FIG. 1, heat processing was performed using the Tb board as the RH bulk body 4. The heat treatment was performed at 900 ° C. or 950 ° C., 1 × 10 −3 Pa for 120 minutes. Thereafter, an aging treatment was performed at 500 ° C., 2 Pa, and 120 minutes.

증착·확산 전후의 샘플에 대해 B-H 트레이서로 자석 특성(잔류 자속 밀도(Br), 보자력(HcJ))을 측정한 결과, 증착·확산 전의 자석체의 자기 특성은 Br=1.40T, HcJ=850kA/m이고, 증착·확산 후의 자석체의 자기 특성은 각각 Br=1.40T, HcJ=1250kA/m, Br=1.40T, HcJ=1311kA/m였다.The magnetic properties (residual magnetic flux density (B r ) and coercive force (H cJ )) of the samples before and after deposition and diffusion were measured by the BH tracer, and the magnetic properties of the magnet body before deposition and diffusion were B r = 1.40T, H cJ = 850 kA / m and the magnetic properties of the magnet body after vapor deposition and diffusion were B r = 1.40T, H cJ = 1250 kA / m, B r = 1.40T, and H cJ = 1311 kA / m, respectively.

이 결과로부터, Tb을 증착·확산시킴으로써 잔류 자속 밀도(Br)를 저하시키지 않고 보자력(HcJ)을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.From this result, it can be confirmed that the coercive force H cJ can be improved by lowering the residual magnetic flux density B r by depositing and diffusing Tb.

(실시예 14)(Example 14)

상기의 실시예 13과 마찬가지로 하여 소결 자석체의 샘플을 제작하였다. 도 1에 나타내는 바와 같이 배치한 후, Dy으로 이루어지는 RH 벌크체(4)로부터 소결 자석체에 증착·확산을 행하였다. 구체적으로, 900℃, 1×10-2Pa, 60분간 또는 120분간의 열처리를 행하였다.A sample of the sintered magnet body was produced in the same manner as in Example 13 above. After arrange | positioning as shown in FIG. 1, vapor deposition and the diffusion were performed from the RH bulk body 4 which consists of Dy from the sintered magnet body. Specifically, heat treatment was performed at 900 ° C., 1 × 10 −2 Pa, 60 minutes or 120 minutes.

일부 샘플에 대해서는 증착·확산 후, 500℃, 2Pa, 120분간 에이징 처리를 행하였다. 나머지 샘플에 대해서는 도 1에 나타내는 구성에서 RH 벌크체(4)를 없앤 상태로 900℃, 1×10-2Pa, 120분간의 열처리를 행한 후, 500℃, 2Pa, 120분간의 에이징 처리를 행하였다. 그 후, 상기의 각 샘플에 대해 B-H 트레이서로 자석 특성을 측정하였다. 측정 결과를 표 14에 나타낸다.Some samples were subjected to an aging treatment at 500 ° C., 2 Pa for 120 minutes after vapor deposition and diffusion. The remaining samples were subjected to heat treatment at 900 ° C., 1 × 10 −2 Pa, and 120 minutes with the RH bulk body 4 removed in the configuration shown in FIG. 1, followed by aging treatment at 500 ° C., 2 Pa and 120 minutes. It was. Thereafter, magnetic properties were measured with the BH tracer for each of the above samples. The measurement results are shown in Table 14.


증착확산시간
[min]
Deposition Diffusion Time
[min]
추가 열처리 없음No additional heat treatment 추가 열처리 있음With additional heat treatment
Br[T]B r [T] HcJ[kA/m]H cJ [kA / m] Br[T]B r [T] HcJ[kA/m]H cJ [kA / m] 원 소재Circle material -- 1.401.40 850850 1.401.40 870870 GG 6060 1.391.39 11501150 1.391.39 12501250 HH 120120 1.391.39 12201220 1.391.39 13701370

추가 열처리를 가함으로써, 보자력이 더욱 향상됨을 알 수 있다.It can be seen that by applying additional heat treatment, the coercive force is further improved.

본 발명에 따르면, 외각부에 효율적으로 중희토류 원소(RH)가 농축된 주상 결정립을 소결 자석체의 내부에도 효율적으로 형성할 수 있으므로, 높은 잔류 자속 밀도와 높은 보자력을 겸비한 고성능 자석을 제공할 수 있다.According to the present invention, the columnar crystal grains in which heavy rare earth elements (RH) are efficiently concentrated can be efficiently formed inside the sintered magnet body, so that a high-performance magnet having high residual magnetic flux density and high coercive force can be provided. have.

Claims (16)

Nd 및 Pr의 적어도 1종인 경희토류 원소(RL:light rare earth element)를 주된 희토류 원소(R:rare earth element)로 함유하는 R2Fe14B형 화합물 결정립을 주상(主相)으로 가지는 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체를 준비하는 공정 (a)와,R- having a main phase of R 2 Fe 14 B compound crystal grains containing light rare earth element (RL), which is at least one of Nd and Pr, as a main rare earth element (R) (A) preparing a Fe-B-based rare earth sintered magnet body, Dy, Ho 및 Tb으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종인 중희토류 원소(RH:heavy rare earth element)를 함유하는 벌크체를 상기 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체와 함께 처리실 내에 배치하는 공정 (b)와,Disposing a bulk body containing at least one heavy rare earth element (RH) selected from the group consisting of Dy, Ho, and Tb together with the R-Fe-B-based rare earth sintered magnet body in a process chamber (b )Wow, 상기 벌크체 및 상기 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체가 배치된 상기 처리실을 700℃ 이상 1000℃ 이하로 가열함으로써, 상기 벌크체로부터 중희토류 원소(RH)를 상기 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체의 표면에 공급하면서 상기 중희토류 원소(RH)를 상기 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체의 내부로 확산시키는 공정 (c)를 포함하고, By heating the process chamber in which the bulk body and the R-Fe-B-based rare earth sintered magnet body are disposed to 700 ° C. or more and 1000 ° C. or less, heavy rare earth elements (RH) are sintered from the bulk body to the R-Fe-B-based rare earth sintering. (C) diffusing the heavy rare earth element (RH) into the R-Fe-B-based rare earth sintered magnet body while supplying it to the surface of the magnet body, 상기 공정 (c)에 있어서, 상기 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체의 온도와 상기 벌크체 온도의 온도차가 20℃ 이내인 R-Fe-B계 희토류 소결 자석의 제조 방법.The said (c) WHEREIN: The manufacturing method of the R-Fe-B rare earth sintered magnet whose temperature difference of the temperature of the said R-Fe-B rare earth sintered magnet body and the said bulk body temperature is less than 20 degreeC. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공정 (c)에 있어서, 상기 벌크체와 상기 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체는 접촉하지 않고 상기 처리실 내에 배치되고, 또한 그 평균 간격을 0.1㎜ 이상 300㎜ 이하 범위 내로 설정하는 R-Fe-B계 희토류 소결 자석의 제조 방법.In the said process (c), the said bulk body and the said R-Fe-B system rare earth sintered magnet body are arrange | positioned in the said process chamber, without contacting, and R- which sets the average space within the range of 0.1 mm or more and 300 mm or less. Method for producing Fe-B rare earth sintered magnet. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공정 (c)에 있어서, 상기 처리실 내의 분위기 가스의 압력을 10-5Pa ~ 500Pa 범위 내로 조정하는 R-Fe-B계 희토류 소결 자석의 제조 방법.In the above step (c), The method of the atmosphere gas pressure of 10 -5 Pa ~ 500Pa adjusted based rare-earth sintered R-Fe-B magnet in the range of in the treatment chamber. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공정 (c)에 있어서, 상기 벌크체 및 상기 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체의 온도를 700℃ 이상 1000℃ 이하 범위 내로 10분 ~ 600분 유지하는 R-Fe-B계 희토류 소결 자석의 제조 방법.In the step (c), the R-Fe-B-based rare earth sintered magnet which maintains the temperature of the bulk body and the R-Fe-B-based rare earth sintered magnet body within a range of 700 ° C to 1000 ° C for 10 minutes to 600 minutes. Method of preparation. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소결 자석체는 0.1질량% 이상 5.0질량% 이하의 중희토류 원소(RH)를 함유하고, The sintered magnet body contains 0.1 to 5.0 mass% of heavy rare earth elements (RH), 상기 중희토류 원소(RH)는 Dy, Ho 및 Tb으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종인 R-Fe-B계 희토류 소결 자석의 제조 방법.The heavy rare earth element (RH) is at least one member selected from the group consisting of Dy, Ho, and Tb. 제6항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 소결 자석체는 중희토류 원소(RH)의 함유량이 1.5질량% 이상 3.5질량% 이하인 R-Fe-B계 희토류 소결 자석의 제조 방법.The said sintered magnet body is a manufacturing method of the R-Fe-B rare earth sintered magnet whose content of a heavy rare earth element (RH) is 1.5 mass% or more and 3.5 mass% or less. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 벌크체는 중희토류 원소(RH) 및 원소 X의 합금을 함유하고,The bulk contains an alloy of heavy rare earth element (RH) and element X, 상기 원소 X는 Nd, Pr, La, Ce, Al, Zn, Sn, Cu, Co, Fe, Ag 및 In으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종인 R-Fe-B계 희토류 소결 자석의 제조 방법.The element X is at least one member selected from the group consisting of Nd, Pr, La, Ce, Al, Zn, Sn, Cu, Co, Fe, Ag and In. 제8항에 있어서,9. The method of claim 8, 상기 원소 X는 Nd 및 Pr로부터 선택된 1종 이상인 R-Fe-B계 희토류 소결 자석의 제조 방법.The element X is a method for producing an R-Fe-B rare earth sintered magnet is at least one selected from Nd and Pr. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공정 (c) 이후에 상기 R-Fe-B계 희토류 소결 자석체에 대하여 700℃ 이상 1000℃ 이하의 온도에서 10분 내지 600분 동안 추가 열처리를 가하는 공정을 포함하는 R-Fe-B계 희토류 소결 자석의 제조 방법.R-Fe-B-based rare earth comprising the step of performing an additional heat treatment for 10 to 600 minutes at a temperature of 700 ℃ to 1000 ℃ to the R-Fe-B-based rare earth sintered magnet body after the step (c) Method of manufacturing sintered magnets. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete Nd 및 Pr의 적어도 1종인 경희토류 원소(RL)를 주된 희토류 원소(R)로 함유하는 R2Fe14B형 화합물 결정립을 주상으로 가지는 R-Fe-B계 희토류 소결 자석으로서, 표면으로부터 입계 확산에 의해 내부로 도입된 Dy, Ho 및 Tb으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종인 중희토류 원소(RH)를 함유하고, 상기 표면으로부터 깊이 100㎛까지의 표층 영역에서, 상기 R2Fe14B형 화합물 결정립의 입계상에 있어서의 중희토류 원소(RH)의 농도가 상기 R2Fe14B형 화합물 결정립의 중앙부에 있어서의 중희토류 원소(RH)의 농도보다 1원자% 이상 높은 R-Fe-B계 희토류 소결 자석.An R-Fe-B-based rare earth sintered magnet mainly composed of R 2 Fe 14 B-type compound grains containing light rare earth element (RL) of Nd and Pr as the main rare earth element (R), and diffusing grain boundaries from the surface The R 2 Fe 14 B-type compound crystal grains containing at least one heavy rare earth element (RH) selected from the group consisting of Dy, Ho, and Tb introduced into the inside, in a surface layer region from the surface to a depth of 100 μm; R-Fe-B rare earths having a concentration of heavy rare earth elements (RH) at the grain boundary of 1 atomic% or more higher than the concentration of heavy rare earth elements (RH) at the central portion of the R 2 Fe 14 B compound crystal grains Sintered magnet.
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